Дисертації (вільний доступ)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Метод класифікації онкологічних захворювань легень на основі структурних патернів зображень комп’ютерної томографії(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Давидович, Ілля Вікторович; Настенко, Євген АрнольдовичДавидович І.В. Метод класифікації онкологічних захворювань легень на основі структурних патернів зображень комп’ютерної томографії. — Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 122 «Комп’ютерні науки» (12 - Інформаційні технології). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена дослідженню даних комп’ютерної томографії легень у пацієнтів із раком легень та розробці методів диференціації типів захворювання. Онкологічні захворювання легень залишаються однією з провідних причин смертності у світі. За глобальною статистикою у 2022 році було діагностовано близько 2,48 млн нових випадків та зафіксовано 1,8 млн смертей. В Україні значна частка випадків виявляється на пізніх стадіях, що підкреслює критичну потребу своєчасної діагностики. Важливу роль у виявленні патології відіграє медична візуалізація, зокрема комп’ютерна томографія (КТ) органів грудної клітини, яка використовується як базовий інструмент діагностичного уточнення та моніторингу стану захворювання, що здатні знижувати смертність завдяки ранньому виявленню пухлин. Водночас збільшення обсягів КТ-даних і складність їх інтерпретації створюють істотне навантаження на спеціалістів і підсилюють запит на автоматизовані методи, здатні виділяти діагностично значущу інформацію. Диференціація гістологічних типів визначає вибір тактики лікування та прогноз, тому підвищення точності інтерпретації КТ-даних є клінічно значущим. Проведено аналітичний огляд сучасних підходів до цифрової обробки та аналізу КТ-зображень легень у задачах онкологічної діагностики, включно з радіомікою, текстурними характеристиками, методами глибокого навчання, та підходів на основі Bag-of-Visual-Words для виділення інформативних ознак на зображеннях комп’ютерної томографії. За результатами проведеного огляду встановлено, що комп’ютерна томографія містить приховані структурні закономірності, які можуть бути використані для автоматизованої класифікації типів раку. Існуючі методи, зокрема глибокі нейронні мережі, демонструють високу точність, проте потребують великих обсягів якісно анотованих даних і часто не є у повній мірі прозорими у процесі прийняття рішень. Це ускладнює їх клінічну інтерпретацію та впровадження. Розглянуті сучасні методи мають проблеми зі стійкістю до варіативності вхідних даних та дисбалансу діагностичних класів при диференціації різних гістологічних типів. Тому постає задача вдосконалення методів виділення ознак та класифікації для забезпечення високої точності та інтерпретованості діагностики в умовах обмежених вибірок. Для підвищення інформативності даних розроблено метод селекції інтенсивностей пікселів для попередньої обробки зображень, що дозволяє виокремити найбільш репрезентативні діапазони яскравості для кожного класу патології. В алгоритмі попередньої обробки враховано необхідність зменшення розмірності простору інтенсивностей шляхом операції квантування та відбору пікселів, що формують стійкі структурні компоненти зображень, ігноруючи шумову складову. Селекція виконується шляхом узгодження інтенсивностей пікселів з урахуванням типових розподілів яскравостей для кожного класу, що зменшує міжсканерну варіативність та пригнічує артефакти, підвищуючи стабільність подальшого аналізу. Проведено дослідження із застосування методів виділення локальних структурних патернів для ідентифікації специфічних закономірностей у будові пухлинної тканини. На відміну від традиційних методів текстурного аналізу, які узагальнюють просторові залежності пікселів у вигляді інтегральних статистик, запропонований підхід формує явний словник мікроструктур шляхом сканування зображення ковзним вікном і подальшого підрахунку частот появи типових локальних конфігурацій. Таке подання є дискретизованим описом текстури, де замість обмеженої кількості агрегованих показників зберігається інформація про склад і розподіл конкретних локальних структур. Перевагою запропонованого підходу є використання методів статистичного зважування ознак, що дозволяє зменшити вплив фонових патернів та підсилити внесок рідкісних, але потенційно діагностично значущих структур. Виділення унікальних патернів дозволяє перейти від аналізу окремих пікселів до оцінки частотного розподілу локальних конфігурацій. Дискретний словник виділених структур дає змогу аналізувати внесок окремих патернів у рішення моделі та полегшує експертну верифікацію виявлених закономірностей. Для числового подання виокремлених структур проаналізовано декілька альтернативних схем формування опису ознак, які відрізняються ступенем узагальнення та чутливістю до частотного профілю патернів. Побудовані моделі та методика формування простору ознак надає можливість впорядкувати патерни за їх дискримінативною здатністю та сформувати вектори ознак, на основі яких побудовано класифікатор. Проаналізовано підходи до нормування частот патернів, їх зважування та відбору найбільш інформативних ознак, що забезпечує формування компактного вектора у єдиному порядку компонент, визначеному спільним словником патернів для всіх класів й наборів даних. На основі сформованого набору ознак проведено дослідження, спрямоване на розробку архітектури класифікатора для багатокласової діагностики гістологічних типів раку. Запропоновано реалізацію багатокласового класифікатора за стратегію каскадного «один проти решти» (One-vs-Rest), на базі логістичної регресії, що дозволяє послідовно відокремлювати класи, зменшуючи неоднорідність вибірки на кожному кроці. Для підвищення точності класифікації розроблено алгоритм автоматичного відбору порядку слідування класів та адаптивного підбору порогів прийняття рішень, що дозволяє враховувати специфіку дисбалансу даних та мінімізувати помилки розпізнавання для найбільш складних для розпізнавання класів. Проведено порівняльне дослідження ефективності запропонованого підходу з низкою моделей машинного навчання та глибокого навчання, включно з лінійними методами, ансамблями дерев рішень і градієнтного бустингу, багаторівневими ансамблями, а також нейромережевими архітектурами. Перевірку виконано на незалежній тестовій вибірці, що дозволило оцінити узагальнювальну здатність підходу на нових даних. За результатами порівняльних експериментів запропонований підхід за обраних параметрів попередньої обробки забезпечив точність на рівні 0.949±0.048 та макро-F1-міри 0.916±0.074. Додаткова перевірка в умовах ізольованої обробки навчальної та тестової вибірок підтвердила відтворюваність отриманих результатів і практичну придатність для сценарію застосування на нових даних. У додатковому, більш консервативному сценарії отримано точність на рівні 0.805, макро-F1-міра 0.766. Метою роботи було підвищення точності та інтерпретованості автоматизованої диференційної діагностики гістологічних типів раку легень за даними комп’ютерної томографії шляхом розроблення методу багатокласової класифікації на основі локальних структурних патернів. У дисертації отримані такі наукові результати: 1. Запропоновано метод селекції інтенсивностей пікселів КТ-зображень у межах області інтересу, який зменшує вплив випадкових коливань яскравості та узгоджує вхідні дані шляхом побудови нормованих розподілів інтенсивностей і їх послідовного усереднення. Це забезпечує подальший відбір найбільш репрезентативної частини діапазону відтінків сірого та пригнічення фонових й неспецифічних значень. 2. Розроблено спосіб виокремлення часто повторюваних локальних структурних патернів для подальшої їх селекції з метою отримання компактного та інформативного набору ознак. Запропонований спосіб відрізняється формуванням словника структур і поєднанням частотного та дискримінативного відбору. 3. Розроблено алгоритм багатокласової класифікації за стратегією каскадного «один проти решти» (One-vs-Rest), що відрізняється послідовним відокремленням класів з покроковим звуженням множини альтернатив на кожному етапі та автоматизованим підбором порядку проходження класів. Це забезпечує зменшення кількості помилок для малопредставлених і тому складних для розпізнавання класів. Практичне значення отриманих результатів. Реалізовано технологію формування структурно орієнтованого опису ознак на основі виокремлення локальних клас-специфічних патернів в області інтересу з подальшою селекцією інформативних структур. За результатами проведених досліджень розроблено інформаційну систему автоматизованого аналізу зображень комп’ютерної томографії легень, орієнтовану на багатокласову диференціацію гістологічних типів раку легень. Доведено практичну цінність моделі багатокласової класифікації за стратегією каскадного «один проти решти», що забезпечує підвищення стабільності результатів за нерівномірної представленості різних нозологічних груп.Документ Відкритий доступ Оптоелектронні сенсори на основі органічних матеріалів для використання в медицині(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Охрімчук, Олександр Борисович; Вербицький, Володимир ГригоровичОхрімчук О.Б. Оптоелектронні сенсори на основі органічних матеріалів для використання в медицині. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 153 – Мікро- та наносистемна техніка (галузь знань 15 – Автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ, 2026. Дисертаційну роботу присвячено комплексному дослідженню фізичних, технічних та математичних засад створення оптоелектронних сенсорів на основі органічних матеріалів, призначених для визначення концентрацій летких біомаркерів у видихуваному повітрі людини методом спектрального поглинання в середньому інфрачервоному діапазоні. Запропонований підхід об’єднує аналітичні моделі, чисельні алгоритми, методики моделювання деградації та дрейфу, а також кількісний аналіз параметрів сенсорної системи, що дозволяє сформувати цілісну наукову основу для створення компактних, стабільних та технологічно адаптивних сенсорів неінвазивної медичної діагностики. У роботі підкреслено важливість аналізу летких біомаркерів як одного з ключових напрямів розвитку сучасної медичної діагностики. Видихуване повітря є доступним, невичерпним та легко керованим для відбору середовищем, а концентрації таких аналітів, як ацетон, аміак і вуглекислий газ, відображають широкий спектр метаболічних, ендокринних, респіраторних та інфекційних процесів. Зміни цих концентрацій є індикаторами порушень обміну речовин, функції органів, гормональних збоїв, запальних процесів, вентиляційних відхилень та інших клінічно значущих станів. Таким чином, неінвазивний аналіз летких компонентів видихуваного повітря може забезпечити доступ до важливої інформації щодо стану організму без необхідності забору біологічних рідин, хірургічних чи ін’єкційних процедур, що робить такі сенсорні системи перспективними для широкого використання як у клінічних умовах, так і в персональних діагностичних пристроях. Розглянута категорія сенсорів ґрунтується на реєстрації спектрального поглинання газової фази у середньому ІЧ-діапазоні. Кожен з досліджуваних аналітів має характерні резонансні смуги поглинання, зумовлені коливально-обертальними переходами у молекулярних структурах. Ацетон має виражену смугу поглинання поблизу 5,7–5,9 мкм, що дозволяє ефективно детектувати його у концентраціях, характерних для здорового, діабетичного та кетоацидозного станів. Аміак має власну спектральну смугу, що відрізняється шириною та інтенсивністю; CO₂ характеризується іншими спектральними характеристиками та потребує відповідної адаптації сенсорної архітектури. Ці особливості роблять можливим селективне визначення кожного аналіту за умови коректного вибору спектральної чутливості фотоприймача та геометрії оптичної системи. У дисертації сформовано математичний опис процесів поглинання випромінювання у газовому середовищі. Використання закону Бугера–Ламберта– Бера дозволяє формалізувати залежність між концентрацією аналіту, довжиною оптичного шляху, спектральним коефіцієнтом поглинання та інтенсивністю випромінювання на вході фотоприймача. Показано, що форма спектральної смуги поглинання та її інтенсивність визначають характер формування результативної функції відгуку сенсорної системи, яка є добутком спектральної чутливості фотоприймача та нормованої оптичної густини аналіту. У роботі описано кожен етап трансформації випромінювання – від поширення у газовому проміжку з урахуванням поглинання, до перетворення оптичного сигналу в електричний за допомогою органічної фоточутливої структури. Особлива увага приділена органічним фотоприймачам, які становлять матеріальну основу сенсорної системи. У дисертації описано їх фізичні властивості, спектральні особливості, переваги й недоліки. Органічні матеріали дають змогу реалізувати тонкоплівкові багатошарові структури з низькою температурою виготовлення, що забезпечує їх сумісність із полімерними підкладками, гнучкими системами та компактними сенсорними платформами. Однак вони схильні до деградаційних процесів, які впливають на спектральну чутливість, фотореакцію, шумові характеристики та часову стабільність параметрів. Тому математичні моделі сенсора мають враховувати довготривалу зміну характеристик органічних матеріалів, включно з дрейфом базової лінії та зниженням чутливості. У роботі вперше сформовано узагальнену двоступеневу модель деградації органічних матеріалів, яка описує початкову швидку зміну параметрів, зумовлену фотохімічними та термічними процесами, та подальшу повільну стабілізацію, пов’язану з релаксаційними явищами, дифузією вологи й кисню та структурними перетвореннями у шарі органічного фотоприймача. Показано, що деградація впливає як на амплітуду сигналу, так і на спектральний профіль чутливості, причому ці зміни можуть бути нелінійними та залежати від часу експлуатації. Врахування таких ефектів є критично важливим під час оцінки межі виявлення сенсора, стабільності його роботи та довготривалої точності вимірювань. У дисертації детально змодельовано дрейф базової лінії, який визначає здатність сенсора підтримувати стабільний рівень чутливості в умовах тривалого використання. Дрейф розглядається як повільна зміна вихідного рівня сигналу, зумовлена впливом коливань температури, вологості, а також внутрішніми процесами деградації. Запропоновано математичний опис дрейфу, який дозволяє кількісно оцінювати його вплив на межу виявлення протягом тривалих періодів роботи. На основі чисельного аналізу отримано оцінки добових змін межі виявлення для ацетону, аміаку та вуглекислого газу; встановлено, що ці зміни не перевищують двох відсотів, що указує на можливість реалізації сенсорної системи в практиці за умови оптимальної стабілізації й компенсації дрейфових ефектів. У роботі представлено детальне чисельне моделювання спектральної взаємодії сенсорної системи з аналітами для широкого діапазону концентрацій. Змодельовано інтегральні сенсорні сигнали для ацетону в трьох фізіологічно значущих діапазонах: здорового стану, діабетичного стану та кетоацидозу. Аналіз показує, що амплітудні зміни сигналу є достатніми для надійного розрізнення цих діапазонів, що підтверджує перспективність використання органічних оптоелектронних сенсорів для моніторингу ацетону в умовах експрес-діагностики. Для аміаку та вуглекислого газу також отримано характерні залежності сигналу від концентрації з урахуванням їхніх фізичних та хімічних особливостей. Зокрема, показано, що навіть для газів із ширшими смугами поглинання можливе формування стабільного та селективного сигналу за умови коректного спектрального підбору фотоприймача. У першому розділі проведено систематизований огляд оптоелектронних сенсорів та органічних матеріалів, описано їхні переваги та недоліки, досліджено конструктивні особливості та спектральні властивості. Виділено ключові обмеження традиційних сенсорних технологій і показано, що органічні матеріали можуть забезпечити значну гнучкість у проєктуванні, зокрема у напрямку компактних і портативних рішень. У другому розділі розглянуто фізіологічні аспекти аналізу летких біомаркерів. Підкреслено клінічну значущість ацетону як індикатора метаболічних процесів, аміаку – як показника азотного балансу та функціонування нирок, а CO₂ – як маркера вентиляційної функції. Наведено концентраційні діапазони та особливості змін їх рівнів у різних фізіологічних станах, що визначає вимоги до сенсорної системи з погляду чутливості та діапазону вимірювання. У третьому розділі викладено спектральні і математичні засади моделювання сенсорної системи. Детально подано опис спектральної чутливості органічних фотоприймачів, нормування спектральних функцій, способів обчислення оптичної густини та формування інтегрального сигналу. Наведено математичні рівняння, що дозволяють здійснювати чисельну оцінку взаємодії між аналітом та фотоприймачем в обраному спектральному діапазоні. У четвертому розділі розглянуто деградаційні процеси та дрейф базової лінії сенсорних систем. Визначено основні механізми зміни параметрів органічного фотоприймача у часі, подано кількісну оцінку їх впливу на чутливість та межу виявлення. Окремо описано часову еволюцію спектрального профілю чутливості та вплив деградації на селективність сенсорної системи. У п’ятому розділі наведено порівняння змодельованого сенсорного елементу з сучасними технологічними рішеннями та визначено його перспективність для практичного застосування. Продемонстровано, що органічні сенсори можуть забезпечувати достатню точність і чутливість, при цьому маючи меншу складність конструкції, низьке енергоспоживання та потенційну сумісність із портативними та носимими діагностичними комплексами. У роботі узагальнено, що запропонована сенсорна конструкція має низку переваг: компактність, можливість інтеграції з полімерними підкладками, стабільність параметрів за відсутності прямого контакту аналіту з органічним чутливим елементом, потенційну здатність до роботи у режимі низького енергоспоживання та можливість адаптації спектральних характеристик для різних біомаркерів. Показано, що розроблена модель дозволяє за допомогою системи прогнозування поведінки сенсора на етапі проєктування, здійснювати оптимізацію спектральних, матеріальних та конструктивних характеристик, оцінювати межу виявлення та її зміну в часі, а також формувати вимоги до технологічних процесів виготовлення. У висновку зазначено, що результати дисертаційної роботи створюють наукову основу для формування нового покоління органічних оптоелектронних сенсорів середнього інфрачервоного діапазону. Отримані моделі, алгоритми та чисельні оцінки можуть бути використані для подальшої експериментальної реалізації сенсорних прототипів, створення портативних медичних газоаналізаторів, розроблення носимих пристроїв для моніторингу стану організму та впровадження технологічно простих і доступних систем неінвазивної діагностики.Документ Відкритий доступ Лінгвістична індексація англомовних та українськомовних медіатекстів: структурно-семантичний аспект(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Власюк, Людмила Сергіївна; Демиденко, Ольга ПавлівнаВласюк Л.С. Лінгвістична індексація англомовних та українськомовних медіатекстів: структурно-семантичний аспект. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії з галузі 03 гуманітарні науки за спеціальністю 035 Філологія. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертацію присвячено вивченню особливостей лінгвістичної індексації англомовних та українськомовних медіатекстів у структурно-семантичному аспекті, а також розробці лінгвістично обґрунтованих рекомендацій для вдосконалення лінгвістичної індексації шляхом порівняння результатів автоматичної та ручної індексації. Дослідження здійснено в межах структурної та функційної парадигм із комплексним застосуванням загальнонаукових та лінгвістичних методів. Актуальність дослідження зумовлена перенасиченням сучасного цифрового інформаційного простору, що призводить до ускладненого пошуку інформації та, відповідно, зумовлює необхідність в структуризації інформаційної екосистеми текстів. Така структуризація передбачає розробку ефективних методів автоматичного лінгвістичного аналізу та систематизації медіатекстів. Розглянуто ключові теоретичні питання визначення поняття лінгвістичної індексації. У дослідженні лінгвістичну індексацію визначено як процес визначення елементів тексту на лексичному, семантичному та структурному рівнях для автоматичного лінгвістичного аналізу тексту. Цей процес охоплює два широкі етапи: аналітико-синтетичну обробку мови та її перетворення на інформаційно-пошукову мову. Також здійснено аналіз видів лінгвістичної індексації. У нашому дослідженні лінгвістичну індексацію поділено на три види: систематизацію, предметизацію та координатне індексування. Крім того, у дослідженні виокремлено основні цілі лінгвістичної індексації. З-поміж яких можемо виділити: виокремлення ключових смислів та концептів; забезпечення доступу до текстів не лише за формою, але й за змістом; класифікацію текстів відповідно до тематики; закладання фундаменту для можливості автоматичного аналізу великих масивів даних. Встановлено, що як будь-яке інше поняття, лінгвістична індексація має набір власних компонентів. До таких компонентів можемо віднести ключові слова (лексичні одиниці, які допомагають узагальнити зміст тексту), ключові фрази (тобто сталі тематичні поєднання), тематичні категорії (поділ текстів на окремі рубрики), концепти та смислові домінанти (когнітивно-семантичні вузли), семантичні зв’язки (відношення між лексичними одиницями) та індексаційні поля (елементи, які формують індексаційні кластери). Вивчено поняття інформаційно-пошукової мови та узагальнено їх класифікацію. Інформаційно-пошукову мову у дослідженні визначено як систему символів, процедур та правил, призначену для створення запитів у пошукових системах та/або базах даних, щоб знайти необхідну інформацію. Інформаційнопошукові мови також поділяються на види і відіграють важливу роль у створенні пошукового образу тексту. Тобто, представлення пошукового образу тексту залежить від поєднання виду лінгвістичної індексації та типу інформаційно-пошукової мови. Розглянуто поняття логіко-лінгвістичної моделі, яка є центральним етапом процесу лінгвістичної індексації. Саме на цьому етапі програма автоматичного текстового аналізу зчитує текст, виділяє його ключові елементи та видає кінцевий результат. Відповідно встановлено, що лінгвістична індексація буде демонструвати точні та якісні результати лише у разі належного аналізу на лексичному, семантичному та структурному рівнях. Неврахування будь-якого з цих аспектів призводить до невірного трактування тексту програмою. Для аналізу алгоритмів автоматичної лінгвістичної індексації у нашому дослідженні було використано п’ять програм автоматичного лінгвістичного аналізу: OpenBrainAI, SUMMARIST, Lingualyzer, Voyant Tools та AntConc. Вибір програм зумовлений набором їх функцій, що уможливлює здійснення автоматичного аналізу тексту на трьох рівнях. На кожному етапі лінгвістичної індексації результати цих програм порівнювалися із результатами ручної індексації. Виконання порівняльного аналізу відбувалося на базі сформованих критеріїв, що дозволило відслідкувати точність та якість отриманих результатів індексації на лексичному, семантичному та структурному рівнях. Керуючись специфікою нашого дослідження, для здійснення порівняльного аналізу результатів автоматичної та ручної лінгвістичної індексації, ми створили власний корпус, що складається з текстів англомовних та українськомовних онлайнових медіаматеріалів – English and Ukrainian Mediatexts Corpus (EUMC). Корпус налічує 1020 текстів, з-поміж яких 510 англомовних текстів та 510 українськомовних. До корпусу було відібрано статті, рецензії, огляди, репортажі та звіти на суспільно-політичні, культурні та економічні теми. Відібрані матеріали охоплюють період 2022-2025 рр. Відбір текстів до корпусу відбувався на основі заздалегідь сформованих критеріїв, що дозволило забезпечити репрезентативність отриманих результатів. Отримані результати свідчать, що основою для автоматичної лексичної індексації є аналіз частотності, тематичної релевантності та функціонального навантаження лексичних одиниць. Найбільш частотним випадком є визначення ключових слів з огляду на частоту його використання. Такий підхід спостерігається під час індексації 816 текстів, що становить 80% з усього корпусу текстів. 204 медіатексти на лексичному рівні було проіндексовано, зважаючи на контекстуальну вагу ключових слів. Це всього 20% з-поміж всіх текстів. Після порівняння одержаних результатів з ручною індексацією було встановлено, що рівень збігу дорівнює 80-85% для англомовних медіатекстів та 65-75% для українськомовних. Автоматична семантична індексація здійснюється через визначення основної теми. У такий спосіб програми проіндексували 50% текстів, тобто 510 текстів. Ще 30% (306 текстів) було проіндексовано через ідентифікацію провідного концепту і лише у 10% випадків процес семантичної індексації було розпочато з визначання семантичних полів, тематичних та концептуальних індексів (204 тексти). Ручна індексація продемонструвала збіг у 80% у випадку англомовних медіатекстів. Для українськомовних текстів цей показник становить всього 55-60%.Результати дослідження демонструють, що точність автоматичної структурної індексації залежить від правильного частиномовного аналізу. Дані, отримані під час порівняння результатів із ручною індексацією, показують 80% збіг у випадку англомовних текстів та 65% збіг під час роботи з українськомовними текстами. Відносно низькі результати, отримані в процесі автоматичної лінгвістичної індексації, вкотре доводять необхідність подальшого вдосконалення алгоритмів автоматичного текстового аналізу на різних рівнях. Встановлено, що іншим аспектом, який визначає якість та адекватність лінгвістичної індексації, є середовище, в якому функціонує мова. Враховуючи рівень представленості мови у медіапросторі, було виокремлено високо ресурсне, середньо ресурсне та низько ресурсне мовне середовище. Англійська мова належить до високо ресурсного мовного середовища, тоді як українська мова – до середньо ресурсного. Результати нашого дослідження підтверджують тезу про вищий рівень роботи автоматичних програм текстового аналізу із мовами високо ресурсного мовного середовища. Проведений експеримент показав, що в середньому ефективність роботи програм автоматичного текстового аналізу з англомовними джерелами становить 70-85%, в той час як з українськомовними джерелами цей показник дорівнює 40%. Наукова новизна отриманих результатів дослідження полягає в тому, що в ньому вперше: сформовано двомовний корпус англомовних і українськомовних медіатекстів, який структурований за тематичними, жанровими та хронологічними критеріями та може використовуватися для автоматичної лінгвістичної індексації; здійснено зіставний аналіз результатів ручної та автоматичної лінгвістичної індексації та уточнено методику зіставлення, що дозволяє кількісно оцінювати точність індексації та виявляти зони розбіжностей; виявлено особливості індексації англомовних та українськомовних медіатекстів, зумовлені типологічними характеристиками відповідних мов; запропоновано лінгвістично обґрунтовані рекомендації щодо вдосконалення індексації медіатекстів у практиці автоматизованої обробки текстової інформації. Теоретичне значення дисертаційного дослідження полягає у поглибленні наукових уявлень про лінгвістичну індексацію медіатекстів як багаторівневий мовний процес, що поєднує лексичні, семантичні та структурні параметри аналізу. У роботі уточнено та систематизовано понятійний апарат лінгвістичної індексації, зокрема розмежовано лексичний, семантичний і структурний типи індексації. Отримані результати є внеском в теорію медіалінгвістики, корпусної та прикладної лінгвістики. Зіставний аналіз індексації англомовних і українськомовних медіатекстів дозволяє виявити закономірності індексації, що створює підґрунтя для подальших теоретичних узагальнень у галузі міжмовного аналізу медіапростору та корпусного аналізу. Практична цінність роботи полягає у можливості застосування отриманих результатів для створення, анотації та аналізу спеціалізованих медіакорпусів; для створення курсів із корпусної лінгвістики, медіалінгвістики та комп’ютерної лінгвістики; для вдосконалення інструментів автоматичної обробки текстів; для інформаційного пошуку, контент-аналізу та моніторингу медіапростору.Документ Відкритий доступ Система візуалізації руху автономного безпілотного підводного апарату(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Золотарьов, Євгеній Олександрович; Бурау, Надія ІванівнаЗолотарьов Є. О. Система візуалізації руху автономного безпілотного підводного апарату. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 – Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології галузь знань (15 – Автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі наукового обґрунтування та розроблення методичного і програмно-алгоритмічного забезпечення системи візуалізації руху у складі інтегрованого навігаційного комплексу автономного безпілотного підводного апарата класу міні/мікро. Актуальність теми обумовлена зростанням практичного використання малорозмірних автономних підводних апаратів у задачах гідрографії, інспекції підводних об’єктів, екологічного моніторингу та наукових досліджень, а також необхідністю забезпечення достовірного й інформативного відображення їх навігаційного стану в умовах відсутності глобальних навігаційних супутникових систем. Неможливість використання в підводному середовищі супутникової навігації обумовлює застосування автономних навігаційних засобів, насамперед інерціальних навігаційних систем і гідроакустичних методів визначення місцеположення. Масо-габаритні та енергетичні обмеження автономних безпілотних підводних апаратів (АБПА) міні/мікро класу зумовлюють застосування інерціальних сенсорів із високим рівнем випадкових завад. А компактні гідроакустичні приймачі та передавачі для мініАБПА функціонують на підвищених частотах, що супроводжується зростанням акустичного загасання, зменшенням дальності та обмеженням точності навігаційних вимірювань. Зазначені умови функціонування автономних безпілотних підводних апаратів визначають підвищені вимоги до систем навігації та засобів представлення навігаційної інформації, що зумовлює необхідність комплексного підходу до побудови системи візуалізації руху як складової інтегрованого навігаційного комплексу. У дисертаційній роботі запропоновано, обґрунтовано та розроблено систему візуалізації руху у складі інтегрованого навігаційного комплексу для автономної орієнтації та навігації апарату в різних режимах його руху, передачі-прийому та відображення даних про місцезнаходження і параметри руху автономного безпілотного апарату на пристроях базової станції. Основна частина дисертаційної роботи складається з чотирьох розділів, які присвячені дослідженню методів та засобів визначення, передачі та відображення навігаційних параметрів руху автономного безпілотного підводного апарата в системі візуалізації у складі інтегрованого навігаційного комплексу. У першому розділі виконано аналіз сучасного стану та тенденцій розвитку автономних безпілотних підводних апаратів і систем забезпечення їх руху. Розглянуто класифікацію безпілотних підводних апаратів, основні сфери їх застосування та особливості експлуатації в підводному середовищі. Проаналізовано сучасні інерціальні, гідроакустичні та інтегровані системи навігації, а також методи їх комплексування. Встановлено, що більшість існуючих систем візуалізації орієнтовані на габаритні автономні підводні апарати або дистанційно керовані підводні комплекси та не враховують специфіку міні- і мікро-апаратів. Встановлено, що для цього класу апаратів визначальними чинниками є обмежена точність інерційних вимірювальних модулів на основі мікроелектромеханічних систем, наявність значних часових затримок у гідроакустичному каналі зв’язку, а також відсутність комплексного підходу до поєднання навігаційних алгоритмів і системи візуалізації в межах єдиного навігаційного комплексу. Проведено аналіз попередніх робіт за темою дослідження та обґрунтовано мету і завдання даного дисертаційного дослідження. У другому розділі виконано структурно-функціональний та алгоритмічно-програмний синтез системи візуалізації руху автономного безпілотного підводного апарата як невід’ємної складової інтегрованого навігаційного комплексу. Запропоновано узагальнену функціональну схему комплексу, що відображає взаємодію навігаційної, керуючої, вимірювальних та інформаційних підсистем, а також системи візуалізації як окремого функціонального модуля. Визначено склад і призначення основних функціональних блоків, уточнено інформаційні потоки між бортовою та наземною частинами комплексу. Обґрунтовано вибір інерціальної навігаційної системи тактичного класу INS-B фірми Inertial Labs, як базового модуля визначення орієнтації, швидкості та координат місцеположення апарата. Розроблено програмно-алгоритмічне забезпечення системи візуалізації з використанням середовища розробки Node-RED. Реалізовано механізми приймання, обробки та передачі навігаційно-телеметричних даних у реальному часі. Створено операторський інтерфейс, який забезпечує відображення траєкторії руху автономного безпілотного підводного апарата на мапі, числових значень координат, складових швидкості, висоти, та кутів орієнтації (курсу, крену і тангажу) з використанням анімованої векторної графіки. Показано, що система візуалізації є невід’ємним елементом інтегрованого навігаційного комплексу, який забезпечує узгоджене відображення навігаційної інформації з різних джерел і дозволяє оператору контролювати коректність навігаційного розв’язку та виконання місії автономного безпілотного підводного апарата. У третьому розділі розроблено математичну модель руху автономного безпілотного підводного апарата за складною траєкторією, зокрема коловою, у горизонтальній площині, що використано для моделювання та аналізу точності визначення інерціальною навігаційною системою місцеположення та навігаційних параметрів апарата. Сформовано еталонні часові реалізації навігаційних параметрів (координат, швидкості, прискорень та орієнтації) для оцінювання точності навігаційних алгоритмів. На основі еталонних параметрів руху сформовано еталонні сигнали гіроскопів і акселерометрів інерційного вимірювального модуля. Виконано імітаційне моделювання автономної роботи інерціальної навігаційної системи з урахуванням випадкових завад, характерних для мікроелектромеханічних сенсорів, та проведено аналітичне оцінювання накопичуваних похибок визначення координат, швидкостей і кутів орієнтації. Показано, що за відсутності зовнішньої корекції похибки інерціальної навігаційної системи мають тенденцію до зростання у часі та призводять до суттєвого спотворення навігаційної інформації й відображуваної траєкторії руху. Окрему увагу приділено аналізу похибок передачі та візуалізації параметрів руху, зумовлених часовими затримками у каналах зв’язку. Установлено, що вплив затримок зростає зі збільшенням швидкості руху апарата та тривалості автономної навігації, що обґрунтовує необхідність їх урахування в загальній структурі навігаційного алгоритму і системи візуалізації. У четвертому розділі розроблено алгоритми зовнішньої корекції інерціальної навігаційної системи АБПА шляхом глибокого комплексування з акустичною навігаційною системою довгої базової лінії. Сформовано модель похибок інерціальної навігаційної системи та модель вимірювань дальностей до локальних донних маяків, що дозволяє формалізувати процес корекції навігаційних параметрів у складі інтегрованого навігаційного комплексу. Реалізовано непрямий дискретний фільтр Калмана з 15-компонентним вектором стану для оцінювання похибок навігації та дрейфів сенсорів без розриву контуру інтегрування первинних даних. Запропоновано структурно-функціональні схеми реалізації навігаційного алгоритму із замкненим контуром корекції. Ефективність алгоритмів перевірено імітаційним та фізичним (на базі модуля INS-B) моделюванням з мережею віртуальних маяків. Результати підтвердили стійкість навігаційного рішення, зменшення накопичення похибок та стабільність розв'язку при зміні умов роботи чи деградації геометрії системи довгої базової лінії. На основі результатів імітаційного та фізичного моделювання виконано аналіз спостережуваності параметрів вектора стану та досліджено вплив конфігурації мережі донних маяків на точність і стійкість навігаційного розв’язку. Показано, що використання вимірювань дальностей до донних маяків забезпечує ефективну корекцію похибок положення і складових швидкості, а також сприяє обмеженню дрейфу кутів орієнтації інерціальної навігаційної системи. Підтверджено коректність відображення траєкторії руху та навігаційних параметрів АБПА в розробленій системі візуалізації, що забезпечує можливість контролю навігаційного стану апарата та виконання поставленої місії. Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: 1. Вперше запропоновано та обґрунтовано метод побудови системи візуалізації руху автономного безпілотного підводного апарата, який полягає в застосуванні технології Інтернету речей та комплексного підходу до вирішення завдань орієнтації, навігації, прийому-передачі та відображення даних, що забезпечує визначення, передачу та узгоджене відображення параметрів орієнтації, швидкості та координат місцеположення апарату на пристроях базової станції. 2. Вдосконалено метод визначення параметрів орієнтації, швидкості та координат місцеположення автономного безпілотного підводного апарата інерціальною навігаційною системою шляхом її комплексування з системою довгої базової лінії та використання фільтра Калмана, що забезпечило зменшення накопичення похибок визначення параметрів орієнтації, швидкості та координат місцеположення апарату при наявності інструментальних похибок та випадкових завад інерційних сенсорів. 3. Розроблено метод визначення похибок візуалізації навігаційних параметрів при коловому русі АБПА, що дозволило вперше обґрунтувати залежність точності відображення даних від швидкості руху та затримок у каналах передавання інформації. 4. Набув подальшого розвитку метод моделювання процесу визначення навігаційних параметрів рухомих об’єктів інтегрованим навігаційним комплексом шляхом використання фізичної моделі інерціальної навігаційної системи та формування «віртуальних» дальностей системи довгої базової лінії за координатами ГНСС і відомим місцеположенням маяків, які подавались у фільтр Калмана, в результаті застосування якого підтверджено зменшення накопичення похибок навігаційних параметрів та стабільність навігаційного розв’язку при зміні умов функціонування і деградації геометрії системи довгої базової лінії. Отримані результати мають практичне значення, зокрема, алгоритми та програмне забезпечення для формування еталонних сигналів інерційних сенсорів, алгоритми інтеграції інерціальної навігаційної системи з системою довгої базової лінії, програмне забезпечення для програмної реалізації операторського інтерфейсу системи візуалізації на базі технології Node-RED з модульним поділом функцій обміну, обробки та відображення навігаційної інформації. Усі результати, що виносяться на захист, є новими. Вони неодноразово обговорювалися на всеукраїнських та міжнародних науково-технічних конференціях. За матеріалами дисертації опубліковано 5 статей та 5 тез доповідей конференцій, які повною мірою відображають її зміст.Документ Відкритий доступ Психологічні особливості прояву проактивності майбутніх фахівців технічного профілю(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Волянюк, Андрій Миколайович; Блохіна, Ірина ОлександрівнаВолянюк А.М. Психологічні особливості прояву проактивності майбутніх фахівців технічного профілю. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 053 «Психологія» (05 – Соціальні та поведінкові науки). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертація присвячена дослідженню психологічних особливостей прояву проактивності майбутніх фахівців технічного профілю. Розглянуто теоретичні засади психологічного феномену проактивності, її атрибутивні характеристики та структурну організацію. Основну увагу зосереджено на виявленні специфіки проявів когнітивного, афективно-мотиваційного та вольового компонентів проактивності майбутніх інженерів, а також на з’ясуванні визначальних та допоміжних ресурсів, що детермінують її розвиток. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. У першому розділі розкрито теоретико-методологічні засади дослідження. Аналіз теоретичних джерел із зазначеної проблеми свідчить, що дослідження проактивності у вітчизняній та зарубіжній психології й досі здійснюються за відсутності єдиної теорії, узгодженої моделі та стандартизованих методів її вивчення. У розділі розглядаються два основні підходи до побудови наукових моделей – індуктивний (емпіричний) та дедуктивний (теоретичний). Індуктивний підхід передбачає формування моделей на основі фактичних даних і поступових узагальнень, тоді як дедуктивний базується на загальних теоретичних положеннях і вихідних аксіомах, що мають концептуальне значення та підлягають подальшій емпіричній перевірці. У дослідженні застосовано дедуктивний підхід, який забезпечив логічну побудову ресурсної моделі проактивності особистості. Основу цієї моделі становлять три компоненти: когнітивний, афективно-мотиваційний та вольовий. Когнітивний компонент включає антиципаційну спроможність, прогнозування наслідків поведінки, автономію в ухваленні рішень, рефлексію та усвідомленість дій, що проявляються у ретроспективно-перспективному передбаченні розвитку подій і плануванні власних дій для досягнення бажаних результатів. Афективно-мотиваційний компонент представлений особистісним усвідомленням, що охоплює раціональне й емоційно-ціннісне ставлення до себе, метапотреби, пов’язані зі зміною себе і навколишнього світу, а також мотиваційну тенденцію досягнення успіху. Вольовий компонент включає локус контролю, вольову організацію та самоконтроль, що регулюють дії особистості у подоланні труднощів і перешкод. У другому розділі представлено результати емпіричного дослідження особливостей прояву когнітивного, афективно-мотиваційного та вольового компонентів проактивності майбутніх фахівців технічного профілю. Враховуючи, що всі психічні явища досліджуються у їхньому розвитку, взаємозв’язку та взаємозалежності, у роботі застосовано комплекс емпіричних методів. Вибір конкретних методів визначався особливостями розуміння досліджуваного явища. У межах даного дослідження проактивність розглядалася як риса-властивість особистості, що і зумовило вибір психодіагностичного методу як основного. Аналіз коефіцієнтів асиметрії показників компонентів проактивності дозволив оцінити нормальність розподілу даних у вибірці майбутніх фахівців технічного профілю та виявити специфічні тенденції їх розвитку. Домінування негативної асиметрії серед 23 показників свідчить про зміщення розподілу в бік вищих значень. Позитивна асиметрія зафіксована у 7 показниках вказує на зміщення в бік нижчих значень та відкриває можливості для цілеспрямованого розвитку або корекції. Емпірично встановлено, що психологічні особливості прояву когнітивного компонента проактивності майбутніх фахівців технічного профілю полягають у комплементарному характері розвитку його показників, що взаємодоповнюють один одного. Зіставлення середніх значень когнітивного компоненту проактивності у досліджуваних, диференційованих за спеціальністю, виявило тенденційні відмінності лише за шкалою «автономія в ухваленні рішень». У майбутніх інженерів цей показник є нижчим порівняно з майбутніми фахівцями гуманітарного профілю. Порівняльний аналіз відсоткового розподілу даних виявив статистично значущі відмінності у рівнях розвитку окремих показників когнітивного компоненту проактивності. Зокрема, майбутні фахівці технічного профілю продемонстрували вищі результати у сферах «особистісно-ситуативна антиципація», «просторова антиципація» та «часова антиципація», що свідчить про більш розвинену здатність до передбачення та проєктування майбутніх подій, а також відображає вищий рівень сформованості прогностичної компетентності. Зіставний аналіз рефлексивності не виявив істотних відмінностей у рівні прояву різних видів рефлексії серед досліджуваних. Результати обрахунку середніх значень за дескрипторами афективно-мотиваційного компонента проактивності майбутніх фахівців технічного профілю свідчать про суперечливу природу їх прояву, коли окремі показники можуть як підсилювати, так і гальмувати один одного. Компаративний аналіз результатів діагностування афективно-мотиваційного компоненту проактивності майбутніх фахівців технічного та гуманітарного профілів показав, що середні значення більшості показників у обох групах перебувають у межах низьких та середніх значень, при цьому домінує прагнення уникати невдачі та реалістична самооцінка. Статистично значущі відмінності між групами виявлено лише за шкалою «активність»: у майбутніх фахівців технічного профілю зафіксовано нижчі середні значення порівняно з майбутніми фахівцями гуманітарного профілю. За іншими показниками афективно-мотиваційного компонента проактивності статистично значущих відмінностей між групами не виявлено. Дослідження показало, що майже третина здобувачів вищої освіти обох груп має низький рівень розвитку за показниками «самосвідомість», «свобода вибору і відповідальність за нього», «активність» та «розуміння і прийняття інших». Виявлено, що психологічними особливостями прояву вольового компоненту проактивності майбутніх фахівців технічного профілю є достатній рівень розвитку більшості його дескрипторів. Зокрема, за такими показниками, як «ціннісно-смислова організація особистості», «організація діяльності», «рішучість», «наполегливість», «самоконтроль» та «самостійність», зафіксовано достатньо розвинений рівень вольової регуляції. Інтернальний локус контролю виявлено лише в одній із семи ситуативно-специфічних сфер – у галузі досягнень, тоді як в інших сферах життєдіяльності у досліджуваних домінує екстернальна локалізація контролю. Зафіксований спосіб приписування причинності вказує на недостатнє усвідомлення особистої відповідальності та знижений рівень впевненості у впливі на власне життя. Статистично значущі відмінності між групами виявлені лише за двома показниками вольового компоненту проактивності: майбутнім інженерам властиві нижчі середні значення за шкалами «наполегливість» та «інтернальність у сфері досягнень» порівняно з майбутніми фахівцями гуманітарного профілю. Факторний аналіз структурної конфігурації проактивності виявив 9- факторну модель у майбутніх фахівців технічного профілю та 11-факторну модель у майбутніх фахівців гуманітарного профілю, що відображає складність і багатогранність цього психологічного феномена. На основі аналізу виділено два типи проактивності: «превентивний», притаманний майбутнім фахівцям технічного профілю, що базується на логічних формах антиципування й мотивації уникання невдач, та «рефлексивний», характерний для майбутніх фахівців гуманітарного профілю, який поєднує глибоку рефлексію з вольовою саморегуляцією. У третьому розділі представлено результати дослідження визначальних та допоміжних психологічних ресурсів, що сприяють розвитку проактивності особистості. Емпіричне дослідження охоплювало аналіз таких психологічних ресурсів, як «доброта до людей», «допомога іншим», «успіх», «любов», «творчість», «віра у добро», «прагнення мудрості», «робота над собою», «самореалізація у професії», «відповідальність», «знання власних психологічних ресурсів», «уміння оновлювати власні ресурси», «уміння вміщувати власні ресурси», а також виявлення їхнього зв’язку з дескрипторами структурних компонентів проактивності. На основі аналізу психологічних ресурсів було здійснено їхнє узагальнення та класифікацію у межах п’яти функціональних груп: особистісні, соціальні, екзистенційно-смислові, метаресурси та адаптаційно-відновлювальні ресурси. Вперше в дослідженні психологічних ресурсів застосовано метод CHAID, що дозволив виявити визначальні та допоміжні предиктори проактивності, визначити ієрархію їх впливу та нелінійні взаємозв’язки. Структура дерева рішень, побудованого для аналізу ресурсної детермінації когнітивного компонента проактивності, складалася з 18 вузлів, з яких 12 були кінцевими. Максимальна глибина дерева становила 4 рівні. Аналіз показав, що «творчість» як мета-ресурс є визначальним предиктором високого рівня розвитку когнітивного компонента проактивності майбутніх інженерів. Інше дерево, побудоване для дослідження впливу психологічних ресурсів на розвиток афективно-мотиваційного компонента проактивності, також мало глибину 4 рівні й включало 23 вузли, з яких 15 були кінцевими. Встановлено, що визначальним предиктором афективно-мотиваційного компонента проактивності є екзистенційно-смисловий ресурс «прагнення до мудрості». Дерево, що відображає результати ресурсної детермінації вольового компонента проактивності, містило 12 вузлів, із яких 8 були кінцевими, а його максимальна глибина становила 3 рівні. Виявлено, що визначальним предиктором високого рівня розвитку вольового компонента проактивності є «знання власних ресурсів». Отримані результати свідчать, що розвиток проактивності майбутніх інженерів можливий лише за умови одночасної актуалізації визначальних та допоміжних психологічних ресурсів.Документ Відкритий доступ Гібридні методи сегментації медичних зображень при наявності обмеженої кількості маркованих даних(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Рязановський, Кирило Денисович; Чумаченко, Олена ІллівнаРязановський К. Д. Гібридні методи сегментації медичних зображень при наявності обмеженої кількості маркованих даних. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 122 «Комп’ютерні науки». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. У дисертації здійснено всебічне дослідження теоретико-методичних засад, алгоритмічних рішень та прикладних аспектів розроблення гібридних методів сегментації медичних зображень в умовах обмеженості маркованих даних. Робота спрямована на подолання фундаментальної проблеми сучасної медичної візуалізації, а саме необхідності великих, збалансованих та експертно розмічених наборів даних для навчання глибоких нейронних мереж. Уперше запропоновано комплексну методологію, що інтегрує механізми трансферного навчання та напівкерованого навчання, доповнену системним використанням просторово-інтенсивнісних (4D) ймовірнісних атласів, метрик оптимального транспорту та регуляризації карт уваги. Актуальність дослідження зумовлена тим, що сегментація медичних зображень є фундаментальним етапом у діагностиці, плануванні лікування та моніторингу захворювань. Хоча моделі глибокого навчання, зокрема згорткові нейронні мережі, досягли значного прогресу, їх ефективність критично залежить від наявності великих обсягів маркованих даних. Процес створення таких наборів даних є головним вузьким місцем у впровадженні систем штучного інтелекту, оскільки він надзвичайно трудомісткий, дорогий і вимагає залучення висококваліфікованих медичних фахівців. В умовах обмежених даних класичні підходи втрачають ефективність через перенавчання та нездатність до узагальнення на нових зразках, що стимулює пошук гібридних рішень, здатних ефективно навчатися на невеликих наборах розмічених та великих обсягах нерозмічених даних. Мета дослідження полягає у підвищенні точності сегментації медичних зображень на коротких вибірках та зменшенні відсотку маркованих зразків у вибірці шляхом розробки методології, що інтегрує напівкероване та трансферне навчання з використанням ансамблів. Для досягнення поставленої мети було сформульовано шість задач: провести аналіз існуючих методів сегментації та підходів до навчання на обмежених даних; розробити гібридну методологію з п’ятиетапним конвеєром обробки; створити метод відбору донорського датасету на основі метрики оптимального транспорту для забезпечення максимальної ефективності переносу знань; розробити гібридний метод напівкерованого навчання з використанням 4D ймовірнісного атласу для генерації анатомічно правдоподібних сегментацій; розвинути метод формування ансамблю сегментаторів на основі конкурентного ранжування; реалізувати та валідувати розроблену методологію на реальних клінічних даних різних модальностей. Об’єктом дослідження є процес семантичної сегментації медичних зображень. Предметом дослідження виступають методи та моделі глибокого навчання для сегментації медичних зображень на коротких вибірках, засновані на комбінації трансферного навчання та напівкерованого навчання. Методи дослідження включають методи глибокого навчання (згорткові нейронні мережі), методи оптимізації, теорію ймовірностей та математичну статистику, методи обробки зображень, методи трансферного та напівкерованого навчання. У першому розділі «Теоретичні основи сегментації медичних зображень в умовах обмежених даних» досліджено особливості та складність медичних зображень, отриманих з ключових модальностей (комп’ютерна томографія, магнітно-резонансна томографія, ультразвукове дослідження), їх формати та специфічні виклики, такі як низька контрастність, наявність шумів та артефактів. Проаналізовано основні формати медичних зображень – DICOM та NIfTI – та їх вплив на побудову алгоритмів сегментації. Розглянуто методи попередньої обробки медичних зображень, включаючи зниження шуму за допомогою згорткових нейронних мереж та генеративно-змагальних мереж, підвищення якості таконтрастності зображень. Детально проаналізовано сучасні підходи до семантичної сегментації на основі глибокого навчання: архітектури U-Net та DeepLabV3+, тривимірні згорткові нейронні мережі, генеративно-змагальні мережі, ансамблеві методи, механізми уваги та візуальні трансформери. Окрему увагу приділено фундаментальним моделям сегментації, зокрема Segment Anything Model та його медичним адаптаціям (MedSAM), визначено їх ключові обмеження для клінічних задач, такі як залежність від підказок, нестабільна продуктивність на низькоконтрастних зображеннях та високі обчислювальні вимоги. Детально проаналізовано причини проблеми коротких вибірок, включаючи високу вартість та час експертної розмітки, питання приватності пацієнтів та проблему рідкісних захворювань. Виявлено фундаментальні недоліки глибоких моделей при навчанні на малих даних, зокрема перенавчання та низьку здатність до узагальнення. Систематизовано існуючі підходи до навчання на обмежених даних, розглянуто концепції трансферного навчання, напівкерованого навчання та аугментації даних, що стало теоретичною основою для їх подальшої гібридизації. Проведено критичний аналіз існуючих підходів комбінування трансферного та напівкерованого навчання, виявлено їх переваги та обмеження, що обґрунтувало доцільність розробки нової інтегрованої методології. У другому розділі «Дослідження методів трансферного та напівкерованого навчання для медичної сегментації» розроблено ключові компоненти наукової новизни дисертації. Розроблено підхід до трансферного навчання, в рамках якого вперше запропоновано метод відбору донорського датасету для сегментації, що базується на адаптованій метриці оптимального транспорту. Ця метрика використовує відстань Вассерштейна для кількісної оцінки відстані між наборами даних, моделюючи розподіл сегментів (їх положення та інтенсивності) за допомогою моделей гаусових сумішей. Процес відбору включає побудову GMM-представлень для кожного набору даних у просторі просторових координат та інтенсивностей вокселів, обчислення парних відстаней Вассерштейна між GMM-представленнями та ранжування кандидатів за мірою близькості до цільового домену. Це дозволяєздійснити кількісно обґрунтований вибір джерела для трансферного навчання та знизити ризики негативного переносу при некоректно обраному донорському датасеті. Також вперше створено метод напівкерованого навчання, що інтегрує апріорні знання у вигляді 4D ймовірнісного атласу, який поєднує просторові координати та інтенсивність вокселів. Цей атлас на основі моделей гаусових сумішей, побудований на обмежених маркованих даних, використовується для формування спеціалізованої функції втрат, що змушує модель генерувати анатомічно правдоподібні сегментації при навчанні на нерозмічених даних. Функція втрат включає три складові: стандартну компоненту для маркованих даних (комбінація Dice-втрат та перехресної ентропії), атлас-орієнтовану компоненту для нерозмічених даних (на основі KL-дивергенції між виходом моделі та ймовірнісним атласом) та компоненту регуляризації узгодженості карт уваги між моделями ансамблю. Описано алгоритми градієнтної оптимізації запропонованих функцій втрат та організацію навчального процесу на основі змішаних міні-батчів маркованих та немаркованих даних. У третьому розділі «Розроблення методології сегментації медичних зображень на основі інтеграції трансферного та напівкерованого навчання» обґрунтовано та розроблено єдину гібридну методологію. На відміну від відомих підходів, запропонована методологія системно інтегрує трансферне та напівкероване навчання в єдиний конвеєр. Центральним елементом, що об’єднує етапи, є ймовірнісний атлас на основі моделей гаусових сумішей, який виступає інформаційним хребтом всієї системи. Концепція включає п’ять послідовних етапів. Перший етап передбачає побудову 4D ймовірнісного атласу з короткої цільової вибірки. На другому етапі здійснюється принциповий відбір донорського набору даних для трансферного навчання на основі розробленої метрики оптимального транспорту. Третій етап полягає у попередньому навчанні ансамблю моделей (зокрема U-Net та DeepLabV3+) з модулями згорткової блокової уваги на відібраному донорському датасеті. Четвертий етап реалізує напівкероване донавчання з використанням гібридної функції втрат, що включає атлас-орієнтовані обмеження для нерозмічених даних тарегуляризацію узгодженості карт уваги між моделями ансамблю. На п’ятому етапі формується кінцевий прогноз шляхом зваженої агрегації ансамблю на основі розробленого конкурентного підходу до ранжування моделей. Наведено теоретичне обґрунтування синергії компонентів методології з позицій байєсівського виводу. У четвертому розділі «Експериментальна валідація та практичне впровадження методології» проведено експериментальну перевірку на трьох клінічних задачах: сегментації пухлин головного мозку на МРТ, вогнищ туберкульозу на КТ та вегетацій при інфекційному ендокардиті на ехокардіографії. Для кожної задачі підготовлено окремі набори даних із дотриманням стандартних протоколів поділу на навчальну, валідаційну та тестову підмножини. Як основну метрику використано коефіцієнт подібності Дайса. Результати показали стійке покращення запропонованої гібридної моделі: DSC склав 88.9% для пухлин мозку, 86.8% для туберкульозу та 79.6% для ендокардиту, що перевищує найкращий базовий метод в середньому на 3.2 відсоткових пункти (p < 0.01). Абляційне дослідження підтвердило синергетичний ефект інтеграції TL та SSL: видалення будь-якого з ключових компонентів (атлас-орієнтованих обмежень, регуляризації карт уваги або етапу трансферного навчання) призводило до статистично значущого зниження якості сегментації. Аналіз чутливості показав високу робастність методу: при зменшенні частки маркованих даних до 10% деградація DSC становила лише 6.0-7.1 пунктів проти 12-18 пунктів для класичних підходів, що підтверджує здатність запропонованої методології ефективно використовувати нерозмічені дані для компенсації дефіциту маркованих зразків. Розроблений ансамблевий метод експериментально показав приріст коефіцієнту Дайса на 6 пунктів, демонструючи ефективність розробленого конкурентного підходу до агрегації моделей. Основні висновки свідчать, що запропонована гібридна методологія стабільно перевершує всі базові підходи на всіх тестових наборах даних. Експериментально підтверджено наукову гіпотезу, що системна інтеграція TL та SSL, об’єднаних використанням ймовірнісних пріорів, дозволяє досягти високої якості та робастності сегментації навіть за умов критично обмежених маркованих даних (10-30%).Доведено, що використання ймовірнісного атласу як єдиного інформаційного хребта, що пов’язує етапи відбору донора, напівкерованого навчання та ансамблевої агрегації, створює синергетичний ефект, який перевищує результати ізольованого застосування кожного з компонентів. Розроблена методологія є універсальною та може бути адаптована до різних клінічних модальностей та анатомічних структур без суттєвих змін загальної архітектури конвеєра. Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці методології та програмних систем, що дозволяють створювати високоточні моделі сегментації для специфічних клінічних завдань за наявності лише невеликої кількості розмічених експертами зображень. Це значно знижує витрати та прискорює впровадження систем штучного інтелекту в медичну практику. Розроблене програмне забезпечення може використовуватися у клінічних закладах для автоматизації процесу аналізу медичних зображень, підвищуючи ефективність діагностичного процесу та зменшуючи навантаження на медичних фахівців. Запропоновані методи дозволяють медичним установам впроваджувати системи автоматичної сегментації без необхідності збору великих розмічених наборів даних, що особливо актуально для рідкісних захворювань та нових діагностичних протоколів. Результати дисертаційної роботи та розроблені програмні системи для сегментації аномалій (пухлин мозку, туберкульозу легень, ендокардиту клапанів серця) протестовано на базі Національного наукового центру фтизіатрії, пульмонології та алергології імені Ф.Г. Яновського НАМН України та Інституту серця МОЗ України.Документ Відкритий доступ Автономний малогабаритний крокуючий робот з вертикальним переміщенням(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Платов, Ілля Михайлович; Павловський, Олексій МихайловичПлатов І.М. Автономний малогабаритний крокуючий робот з вертикальним переміщенням – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 – Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології (15 – Автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального та важливого науково-практичного завдання розробки та вдосконалення систем керування крокуючих гексаподів для забезпечення їх вертикального руху в обмеженому просторі за рахунок сил тертя. В першому розділі дисертації зроблено огляд та проаналізований сучасний стан та тенденції розвитку наземних робототехнічних засобів, в тому числі роботів вертикального переміщення. Розглянуті основні переваги та недоліки таких засобів, на базі чого було виявлено, що основним недоліком є залежність від дротового зв'язку та обмеженість автономного живлення. Проведено огляд окремого класу - крокуючих роботів, зокрема, багатокінцівкових. Серед розглянутих варіантів виділяються крокуючі гексаподи, оскільки вони мають високий потенціал через їхню прохідність та стійкість при русі, що робить їх потенційно ефективним інструментом для вирішення завдань технічної діагностики, ремонтних робіт, дослідженню, а також задач спеціального призначення у найбільш складних та важкодоступних об'єктах. Розглянуто еволюцію керування крокуючими роботами — від горизонтального руху до вертикального переміщення завдяки силі тертя між паралельними поверхнями. Особливу увагу приділено алгоритмам керування зусиллям та фазами руху кінцівок. Попередні дослідження свідчать, що вертикальне переміщення гексаподів обмежене високою обчислювальною складністю алгоритмів, що перешкоджає роботі в реальному часі та знижує енергоефективність. Також моделі часто ігнорують похибкиприводів і моментні навантаження, що критично для стабільності на нерівних поверхнях. Також зазвичай ідеалізуються умови зчеплення — припускається високий коефіцієнт тертя, нехарактерний для реальних середовищ. Недостатній аналіз змінного тертя та брак адаптивної сенсорики в реальному часі зумовлюють розрив між теоретичними моделями та практичним застосуванням. Таким чином, сучасні підходи потребують подальшого вдосконалення в напрямку підвищення стійкості до невизначеностей та оптимізації обчислювальних витрат для вирішення завдань технічної діагностики, ремонтних робіт, дослідженню, а також задач спеціального призначення у найбільш складних та важкодоступних об'єктах. Виходячи із проведеного огляду виконаних робіт сформовано мету дослідження, яка полягає у вдосконалені системи керування крокуючим гексаподом для реалізації автономного вертикального переміщення за рахунок сили тертя, що виникає внаслідок притискання кінцівок до поверхонь, чим забезпечується утримання платформи гексапода. Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно вирішити такі задачі: розглянути стан проблеми; обґрунтувати необхідність та шляхи модернізації існуючих систем керування малогабаритними крокуючими роботами; провести структурно-функціональний синтез системи керування крокуючого гексапода, обґрунтувати принципи генерації траєкторії руху кінцівок та умови статичної та динамічної стабільності при русі; проаналізувати кінематичні і статичні характеристики крокуючого гексапода під час вертикального переміщення, визначення умов стійкості та допустимих зон контактних взаємодій з опорними поверхнями, встановлення залежності впливу параметрів керування та зовнішніх збурень на стабільність руху; вдосконалити алгоритми генерації траєкторії руху кінцівок, оптимізувати енергоспоживання та підвищити адаптивність за рахунок інтеграції та обробки даних інформації з датчиків; розробити макет крокуючого гексапода та провести експериментальні дослідження з метою перевірки працездатності та ефективності запропонованих алгоритмів керування під час вертикального переміщення в умовах обмеженого простору; впровадити отримані результати. У другому розділі дисертаційного дослідження було проведено комплексний аналіз та синтез систем керування гексаподами для вертикального переміщення. Встановлено, що сучасні багаторівневі системи мають подібний функціонал, проте суттєво відрізняються підходами до формування траєкторій. Обґрунтовано доцільність переходу від складних кривих Безьє до використання простих періодичних функцій (циклоїда, дуга еліпса, трикутна, прямокутна та пилоподібна функції), що дозволило знизити обчислювальне навантаження на мікроконтролер та оптимізувати використання пам'яті при збереженні координат прямокутної траєкторії. Для підвищення надійності робота розроблено двоконтурну систему живлення, яка забезпечує виконання місії навіть при відмові основного джерела шляхом переходу на енергоефективні режими. Особливу увагу приділено експериментальним дослідженням енергоефективності на базі серводвигуна MG995. Встановлено, що при вертикальному русі за рахунок сил тертя трипедальна хода є найбільш енергоефективною: розрахунковий час роботи від акумулятора ємністю 2 А·год складає до 1 години, що у 6 разів перевищує показники хвильової ходи. Водночас виявлено, що хвильова хода забезпечує найвищий рівень статичної стійкості. Аналіз геометричних параметрів руху стопи кінцівки показав, що циклоїдальна траєкторія є енергетично вигіднішою порівняно з еліпсоїдальною та пилоподібною. На основі цих даних розроблено адаптивний алгоритм перемикання типів ходи, який динамічно змінює стратегію руху залежно від стану середовища. В результаті була розроблена трирівнева узагальнена схема системи керування (вимірювальний, аналітичний та виконавчий рівні). Проведено синтез блок-схеми з урахуванням конкретних фізичних модулів, що закладає основу для створення прототипу гексапода та верифікації отриманих теоретичних і розрахункових результатів. У третьому розділі дисертаційного дослідження проведено обґрунтування та розробку математичного апарату для керування вертикальним рухом гексапода. Доведено доцільність використання матриць напрямних косинусів формату 3х3, що дозволило зменшити обсяг використовуваної пам’яті на 14.3% порівняно з класичним методом Денавіта–Хартенберга. Для розв’язання зворотної задачі кінематики впроваджено ітераційний метод Ньютона—Рафсона, який забезпечує універсальність алгоритму для складних конфігурацій кінематичних ланцюгів без необхідності виведення громіздких аналітичних рівнянь. Особливу увагу приділено динамічній стійкості та розподілу навантажень. Встановлено, що зміщення центра мас лише на 0.05 м призводить до зростання моментів у суглобах у 7.3 рази, що критично для малопотужних приводів типу MG-995. Запропоновано метод розділення фаз перенесення кінцівок та підйому платформи, що дозволяє уникнути додаткових інерційних навантажень: чисельні розрахунки показали, що одночасний рух платформи і кінцівок вимагає на 50% вищої нормальної сили притиску та вдвічі більших моментів на серводвигунах. Визначено межу працездатності для обраної бази приводів (1.2 Нм): при нахилі платформи понад 70° виникає ризик зриву через нерівномірний розподіл мас. Вперше застосовано багатокритеріальну Паретооптимізацію для вибору параметрів траєкторій за критеріями часу та енергоспоживання. Отримані Парето-рішення продемонстрували, що дуга еліпса є енергетично ефективнішою та швидшою за циклоїду, проте за суворих габаритних обмежень перешкоди обидві поступаються прямокутній траєкторії. Таким чином, вибір траєкторії було переведено з суто геометричного в площину компромісу між мінімізацією енерговитрат та гарантованою повнотою покриття робочої зони кроку. Виявлено, що гладкі функції траєкторій зменшують імпульс при старті/зупинці у 1.84 рази порівняно з кусково-лінійними, запобігаючи відриву від поверхні. На основі отриманих даних розроблено вдосконалений адаптивний алгоритм, який автоматично перемикає типи траєкторій (циклоїдальна, еліптична або прямокутна) залежно від кінематичних обмежень та необхідної енергоефективності. Додатково запропоновано ресурсозберігаючий алгоритм обробки даних з комбінованої системи зору (ультразвуковий та лазерний далекоміри) для точного позиціонування в реальному часі. У четвертому розділі дисертаційного дослідження представлено результати експериментальної перевірки розроблених моделей та алгоритмів на базі спеціально створеного стенда, що імітує вертикальну шахту (висота 1.25 м, ширина регульована від 0.4 до 0.65 м). Для апробації було розроблено макетний зразок гексапода масою 2.12 кг, оснащений серводвигунами MG-995 (момент до 1.2 Нм) та трирівневою системою керування. Особливу увагу приділено калібруванням: використання кубічних сплайнів при калібруванні приводів дозволило зменшити середню похибку кута повороту серводвигуна до 0.372°, що на 272% точніше за лінійну інтерполяцію. Експериментально підтверджено переваги запропонованого модифікованого способу підйому (розділення фаз переносу кінцівок та руху платформи). Встановлено, що класична трипедальна хода втрачає стійкість при додатковому навантаженні понад 5.66% від повної маси конструкції (2.12 кг) через динамічні сили інерції, тоді як модифікований підхід забезпечує стабільне утримання конструкції з усіма шістьма точками контакту. Хвильова хода продемонструвала найвищу вантажопідйомність, забезпечивши переміщення корисного навантаження масою 19.811% від повної маси конструкції, що у двічі перевищує можливості стандартної трипедальної ходи. В ході дослідження автономності (акумулятор 2 А·год, 3.7 В) виявлено наступні закономірності: найбільш енергоефективним режимом визначено трипедальну ходу з циклоїдальною траєкторією (швидкість приводів 5.2 рад/с). Біпедальна та хвильова ходи скорочують час автономної роботи на 50% та 65% відповідно. Застосування плавних (гладких) траєкторій замість кусково-лінійних дозволяє збільшити час роботи на 20–35% без зміни апаратної конфігурації. Виявлено нездатність ультразвукового далекоміру HC-SR04 працювати в обмеженому просторі через багатократне відбиття хвиль, водночас доведена ефективність лазерного далекоміра VL53L0X, точність яких після калібровки поліноміальною апроксимацією 4-го порядку та фільтрації (осереднення по 15 відлікам) зросла на 99.8%. Незважаючи на апаратні обмеження платформи Arduino Mega 2560 та люфти редукторів, результати статичних тестів у 66.7% випадків підтвердили адекватність розробленої математичної моделі розрахунку контактних сил, що свідчить про готовність алгоритмів до впровадження на більш потужних обчислювальних ядрах (STM32/ESP32). Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: вперше запропоновано спосіб реалізації фази підйому платформи крокуючого гексапода, за рахунок сили тертя, що виникає внаслідок притискання кінцівок до поверхонь, чимзабезпечується утримання платформи гексапода. При такому підході всі кінцівки залишаються в контакті з опорними поверхнями, що підвищує надійність утримання та забезпечує квазистатичну стійкість гексапода під час вертикального переміщення; вперше обґрунтовано адаптивний підхід до формування траєкторій руху кінцівок на основі багатокритеріальної оптимізації за Парето з урахуванням часу виконання руху та енергоспоживання, а також досліджено вплив гладких траєкторних функцій (циклоїдальних та еліптичних) на зменшення інерційних ефектів і запобігання втраті контакту з опорною поверхнею; розроблено та обґрунтовано систему керування вертикальним рухом крокуючого гексапода, що модифікує алгоритми керування рухом за рахунок уточнення геометрії навколишнього простору системою зору із застосуванням недорогих та доступних технічних засобів; запропоновано використання методу визначення контактних сил у системі “гексапод – опорні поверхні” на основі квадратичного програмування, що підвищує надійність вертикального руху та може бути використано на етапі вибору приводів кінцівок. Результати, які були отримані під час дисертаційного дослідження мають практичне значення, яке полягає в розробці функціональної схеми системи керування крокуючим гексаподом; розробці алгоритмів перемикання траєкторій для підвищення адаптивності та енергоефективності; розробці розділеної системи живлення для підвищення надійності у випадку нештатних ситуацій; розробці алгоритмічного та програмного забезпечення для визначення контактних сил та моментів; практична реалізація системи керування гексапода дозволить суттєво підвищити адаптивність та надійність роботи на основі розширення функціональних можливостей системи. Результати дисертаційних досліджень мають практичне впровадження.Документ Відкритий доступ Геліотермічне опріснення води методом зволоження-осушення повітря в кліматичних умовах України(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Подстєвая, Тетяна Леонідівна; Середа, Володимир ВолодимировичПодстєвая Т. Л. Геліотермічне опріснення води методом зволоження-осушення повітря в кліматичних умовах України. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена дослідженню енергоефективності геліотермічних систем опріснення води в кліматичних умовах України. У вступі дисертації обґрунтовано актуальність обраної теми, визначено об’єкт і предмет дослідження, сформульовано мету, завдання та наукову новизну роботи. Подано основні наукові положення й висновки, сформульовані в дисертації. Наведено відомості щодо практичної цінності отриманих результатів, особистого внеску здобувача, апробації результатів дослідження, публікацій за темою дисертації, а також обсягу та структури роботи. У першому розділі дисертації проаналізовано актуальну проблему забезпечення прісною водою автономних споживачів у південних регіонах України, які страждають від дефіциту якісних водних ресурсів. Як перспективне рішення запропоновано використання геліотермічних опріснювальних установок, що працюють за принципом зволоження–осушення повітря. Наведено класифікацію установок з циклом зволоження–осушення повітря (humidification-dehumidification, HDH), виконано огляд існуючих конструкцій HDH-систем опріснення та методів підвищення їх ефективності. Показано, що маломасштабні децентралізовані опріснювальні установки є перспективними для віддалених і прибережних територій. Аналіз літературних джерел виявив відсутність досліджень HDH-систем в кліматичних умовах України, а також недостатню приділену увагу до дослідження систем з підігрівом повітря та їх порівняння з установками з нагрівом води. Відмічено відсутність обґрунтування вибору способу нагріву повітря або води в HDH-системах опріснення. Крім того, встановлено брак комплексних економічних і екологічних оцінок HDH-систем опріснення, що ускладнює оцінку роботи систем опріснення в умовах реальної експлуатації. Дослідження, представлене в цій дисертації, спрямоване на підвищення енергоефективності та продуктивності геліотремічних систем опріснення води методом зволоження-осушення повітря в кліматичних умовах України. У другому розділі розроблено термодинамічні моделі HDH-систем опріснення води з підігрівом води та підігрівом повітря на основі балансових рівнянь зволожувача та осушувача. Обидві досліджувані HDH-системи опріснення з відкритим циклом повітря та відкритим циклом води. Сонячні нагрівники води та повітря встановлено перед входом до зволожувача. Для схеми з нагрівом води встановлено оптимальне значення швидкості повітря рівне 3 м/с та коефіцієнта масової витрати (mass flow rate ratio, MR) рівне 1, для схеми з нагрівом повітря встановлено швидкість повітря 3 м/с та значення MR рівне 2. Ці параметри забезпечують найвищу продуктивність системи опріснення за найменшого енергоспоживання та виключають можливість перенесення крапель солоної води до конденсату. Визначено, що максимальна ефективність роботи системи опріснення з нагрівом води досягається при діаметрі зволожувача 20 мм та висоті 2,5 м, з нагрівом повітря - діаметр рівний 50 мм та висота зволожувача рівна 1 м. Наведено порівняння ефективності відкритих HDHсистем опріснення води з підігріванням повітря та води на вході до зволожувача. Установлено, що за однакових умов нагрівання води забезпечуються вищі енергетичні параметри ніж нагрівання повітря, тому для проведення експериментальних досліджень була виготовлена HDH-система опріснення з проточним водяним нагрівником. У третьому розділі наведена конструкція та схема експериментальної опріснювальної установки з циклом зволоження-осушення повітря та нагрівом води на вході в зволожувач. Основними елементами установки є зволожувач, осушувач, нагрівник води, насос, вентилятор та система регулювання та вимірювання параметрів. Установка має відкритий повітряний контур та закритий водяний контур. Для імітації сонячного водяного колектора в експериментальній установці перед зволожувачем встановлено проточний водяний нагрівник. Для безперервного контролю температури і вологості повітря використано вимірювальне обладнання компанії «Regmik», що забезпечило можливість детального аналізу процесів тепло- та масообміну під час процесів зволоження-осушення повітря в реальному часі. Наведено розрахунок теплового балансу системи та похибок розрахункових величин. Визначено максимальну сумарну похибку визначених величин, яка склала ±11,3%. Максимальна нев’язка теплового балансу зволожувача та осушувача для всіх проведених досліджень складала 8 %. У четвертому розділі наведено дослідження режимних параметрів та енергетичних характеристик HDH-системи опріснення води. Досліджено вплив витрати повітря на енергетичні характеристики. Встановлено, що для досягнення системою максимальної продуктивності оптимальне значення поверхневої швидкості повітря має бути рівним 0,34. Досліджено вплив витрати охолоджуваної води (Gcw) на енергетичні показники системи. Встановлено, що зі зростанням значення витрати охолоджуваної води, зростають продуктивність, коефіцієнт відновлення та коефіцієнт енергетичної ефективності, а значення питомого споживання енергії навпаки зменшується. Визначено межове значення Gcw = 20 кг/год при якому система досягає максимальних значень енергетичних показників, а подальше збільшення витрати охолоджуваної води є неефективним. Дослідження впливу підведеної теплоти в нагрівнику (Qheat) показало зростання енергетичних показників зі зростанням Qheat та одночасне зменшення питомого споживання енергії. Встановлено межове значення підведеної теплоти в нагрівнику Qheat = 600 Вт, оскільки при досяганні цього значення коефіцієнт енергетичної ефективності починає зменшуватись в зв’язку з досяганням системи режиму насичення. Досліджено вплив температури охолоджуваної води (tcw1) в осушувачі на енергетичні характеристики системи опріснення води. Виявлено, що при зростанні температури охолоджуваної води енергетичні показники зменшуються, а питоме споживання енергії зростає, тому для ефективної роботи опріснювальної установки необхідно, щоб температура охолоджуваної води була якомога меншою. Визначено, що ексергетичний ККД набуває максимального значення ( η ≈ 0,28) при tcw1 = 10 - 15оС, що визначає оптимальний режим роботи установки. У п’ятому розділі було вдосконалено математичну модель геліотермічної HDHсистеми опріснення води з другого розділу з врахуванням рівнянь тепло- та масопередачі в осушувачі та зволожувачі і враховує реальні кліматичні дані «типового метеорологічного року». Проведено верифікацію моделі на основі отриманих експериментальних даних, яка показала добру узгодженість між моделлю та експериментом. Встановлено, що відхилення розрахункових значень від експериментальних для зволожувача не перевищує ±4%, тоді як для осушувача максимальна похибка становить ±7%. Проаналізовано існуючі кліматичні бази даних. Обґрунтовано вибір кліматичних даних OneBuilding для визначення надходжень сонячної радіації та параметрів зовнішнього повітря. Було обрано вакуумний трубчастий колектор Viessmann Vitosol 300-TM. Показано, що добові зміни енергетичних показників зумовлені зміною інтенсивності сонячного випромінювання протягом доби. Максимальні значення продуктивності, коефіцієнта енергетичної ефективності та ексергетичного ККД спостерігаються в період пікової інсоляції – вдень у проміжку 12:00–14:00, в той самий час питоме споживання енергії є мінімальним. Отримано емпіричні залежності продуктивності та питомого енергоспоживання від інтенсивності сонячної радіації, які можуть бути використані для оцінки роботи системи опріснення при різних надходженнях сонячної радіації. Визначено порогове значення інсоляції 300 Вт/м², вище якого установка працює в енергоефективному режимі. Аналіз зміни продуктивності та споживання енергії для трьох досліджуваних місяців (березень, липень, жовтень) показав добові коливання параметрів, які залежать від кліматичних умов для кожного дня. Найбільші значення енергетичних показників відповідають липню, найменші – жовтню, що пояснюється рівнем сонячної радіації для кожного місяця та тривалістю світлового дня. Річна динаміка показників ефективності продемонструвала чітку сезонну залежність роботи опріснювальної установки. Максимальна енергоефективність спостерігається влітку, мінімальна — весною та осінню. Виявлено нелінійний характер зміни коефіцієнта енергетичної ефективності протягом року: попри те, що в липні продуктивність установки є максимальною, ефективність використання теплоти знижується через погіршення умов конденсації вологи в осушувачі за високих температур довкілля. Встановлені сумарна річна продуктивність установки рівна 736 кг прісної води з 1 м² площі сонячного колектора та річне питоме споживання електричної енергії рівне 31,43 кВт⸱год. У шостому розділі проведено техніко-економічний та екологічний аналіз геліотермічної HDH-установки опріснення води. Визначено загальна кількість викидів вуглекислого газу, яке склало 1,99 т. Проведене порівняння з роботами з літератури засвідчило, що отримані результати узгоджуються з іншими дослідженнями та підтверджують доцільність використання сонячної енергії для зменшення вуглецевих викидів опріснювальних систем. Виконано економічний аналіз системи опріснення для різних площ сонячного колектора. Визначено, доцільність зменшення капіталовкладень системи, оскільки найбільший вплив на собівартість системи опріснення мають приведені капітальні витрати першого року експлуатації (87,9%). Проведено порівняння економічного аналізу з роботами з літератури. Встановлено конкурентоспроможність досліджуваної системи опріснення в порівнянні з іншими дослідженнями. Встановлена мінімальна собівартість води рівна 0,99 грн/л досягається за найбільшої досліджуваної площі колектора, що зумовлено оптимальним співвідношенням капітальних витрат і продуктивності.Документ Відкритий доступ Методи та шляхи з оцінки акустичного шуму в просторових конструкціях(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Пономаренко, Євгеній Сергійович; Трапезон, Кирило ОлександровичПономаренко Є.С. Методи та шляхи з оцінки акустичного шуму в просторових конструкціях. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії у галузі знань 17 – Електроніка та телекомунікації за спеціальністю 171 – Електроніка. – Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Міністерство освіти і науки України, Київ, 2026. Дисертація присвячена визначенню підходів з аналізу акустичних параметрів шуму в просторових конструкціях через застосування, як спеціальних вимірювальних алгоритмів, так і на основі інструментів імітаційного моделювання. Зміст дисертаційного дослідження висвітлено у трьох розділах, де представлено та обґрунтовано основні отримані результати роботи. Актуальність дисертаційної роботи обґрунтовано у вступі, де наведено мету та основні задачі дослідження, описано методи дослідження, надано інформацію про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. Перший розділ дисертаційного дослідження присвячений огляду базових програмних підходів оброблення акустичних сигналів, у тому числі при створених шумових умов, та аналізу відомих методів зниження акустичного шуму. Додатково, в розділі наведено підходи щодо розрахунку основних характеристик акустичного поля, яке створюється джерелом шуму і візуалізація цього поля реалізовано через побудову акустичної голограми у ближньому полі. Зазначено, що перевагою застосування акустичних голограм є, те що візуалізація поля, яке виміряне на певній замкненій або відкритій поверхні навколо джерела в ближній зоні, містить повну інформацію про випромінювання, і цю інформацію можна реконструювати в будь-якій точці простору за допомогою хвильових рівнянь та методів прикладної акустики. Так, у першому розділі розглянуто підходи щодо побудови голограм на основі визначення акустичних параметрів поля джерела (акустичний тиск, коливальна швидкість, інтенсивність шуму, поле власних чисел) для випадків, коли саме джерело шуму є конструкцією двох видів – плоскої і циліндричної форм. Отримано аналітичні залежності для розрахунку основних характеристик звукового поля всередині обраних конструкцій та експериментально підтверджено співпадіння результатів за значеннями розподілу акустичного поля тиску з середньою похибкою 2,6 % для величини 𝑧 =3 мм в робочому діапазоні частот від 0 Гц до 4 кГц. В цілому, перший розділ дисертаційного дослідження характеризується наведенням особливостей отримання акустичних голограм ближнього поля шляхом використання розробленої схеми вимірювання, в якій основну роль відіграє масив мікрофонів. Другий розділ дисертаційного дослідження носить прикладний характер, і для обраної просторової конструкції засобами спеціального програмного забезпечення із застосуванням методу скінчених елементів наведено результати статичного аналізу з оцінкою деяких механічних та акустичних характеристик, за умови дії фіксованої направляючої сили. Додатково, проведено гармонічний та акустичний аналізи математичної моделі конструкції з доповненням всередині, у вигляді направленого джерела шуму, з метою визначення реакції конструкції на дію гармонічних навантажень в обраному діапазоні частот. Таким чином запропоновано алгоритм розв’язування прикладної задачі в середовищі ANSYS, який полягає у створенні 3D-моделі деформованого тіла просторової конструкції, для якої отримано результати модального, гармонічного та акустичного аналізів. Для розробленої в програмному пакеті ANSYS моделі пружної системи з особливими умовами закріплення в просторовій конструкції фюзеляжу літального апарату обчислено резонансні частоти (моди) коливань. В другому розділі дисертаційного дослідження для розробленої моделі просторової конструкції отримано в середовищі ANSYS розподіли коливальної швидкості на перших трьох резонансних частотах для випадків, коли в просторовій конструкції немає кільцевих пружніх елементів, і коли ці елементи є жорстко закріпленими у створеній просторовій конструкції прототипу форми відсіку літального апарату. Крім цього, на основі створеної математичної моделі з 5 розв’язувачів в середовищі програми ANSYS отримано результати розподілу коливальної швидкості для тої самої 3D-моделі, але частоти коливань обрано вручну з кроком 400 Гц в діапазоні від 400 Гц до 4000 Гц. Причому, для порівняння так само в розділі розглянуто випадки, коли включення у формі кільцевих елементів в просторовій конструкції спочатку відсутні, а потім їх додано за умови жорсткого кріплення останніх до конструкції. В третьому розділі дисертаційного дослідження основна увага зосереджена на оцінці параметрів звукоізоляції спеціальних конструкцій, які є основою при створенні приміщень відкритого типу. При цьому, за основу для просторової конструкції обрано, що матеріал її стін є скло з різними значеннями товщини та різним хімічним складом. Тобто, товщина перегородки просторової конструкції, як і матеріал скла, через значення коефіцієнта Пуассона є змінними величинами. За умовами проведеного дослідження вважається, що конструкція відкритого офісу являє собою складену подвійну прямокутну форму з прошарком із матеріалу полівінілбутираля, тобто з кожної сторони розміщено по дві секції скляних панелей. Проведена оцінка параметрів розповсюдження звуку всередині приміщення в обраному частотному діапазоні на основі використання чисельного методу скінчених елементів. На основі інструментів програми імітаційного моделювання реалізовано розрахунок значень коефіцієнта звукових втрат та значення коефіцієнта поглинання звукової енергії, яка проходить крізь матеріал подвійної стіни. Знайдено, що використання скляної перегородки з прошарком з полівінілбутираля дозволяє зменшити рівень шуму при проходженні його з основного приміщення “відкритого офісу” до приміщення оточення. У дисертації представлено наступні наукові результати: 1. Запропоновано алгоритм візуалізації основних характеристик акустичного поля (акустичний тиск, коливальна швидкість), яке створюється елементами плоскої чи циліндричної конструкції за допомогою голограми звукового поля в ближній зоні. 2. Отримані аналітичні залежності для розрахунку основних характеристик звукового поля для вказаних конструкцій та експериментально підтверджено співпадіння результатів з середньою похибкою розбіжності приблизно 2,6% для величини 𝑧 = 3 мм та приблизно 3,06% для величини 𝑧 =8 мм в діапазоні від 0 Гц до 4 кГц при визначенні розподілу поля акустичного тиску від джерела шуму. 3. Запропоновано, на основі програмних засобів імітаційного моделювання, алгоритм визначення розподілу коливальної швидкості типового елемента конструкції літального апарату, що являє собою об’єднання трьох систем з розподіленими параметрами (плоска пружна поверхня та дві пружні балки). 4. Запропоновано алгоритм розрахунку звукоізоляції замкненої огороджувальної конструкції складної геометричної форми, всередині якої може рухатись довільним чином джерело шуму. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному. 1. Визначені практичні рекомендації з застосування акустичних голограм ближнього поля для оцінки акустичної шумового поля в об’ємній конструкції спеціального призначення для випадку, коли необхідно проаналізувати шумові сигнали, що знаходяться в низькочастотному діапазоні. 2. Створено 3D-модель конструкції з доповненням всередині у формі основи корпусу фюзеляжу літака, для якої проведено модальний аналіз на перших шести формах коливань, і додатково отримано результати акустичного та гармонічного аналізу цієї моделі конструкції за умови наявності направленого джерела шуму, для визначення реакції конструкції на дію гармонічних навантажень в обраному діапазоні частот. 3. Знайдено для елемента конструкції літального апарату, що являє собою об’єднання трьох систем з розподіленими параметрами (плоска пружна поверхня та дві пружні балки), що на першій моді коливань (109,89 Гц) спостерігається картина, коли максимальні значення коливальної швидкості зосереджено на бічних сторонах просторової конструкції. Так, на першій моді в центрі бічної сторони значення швидкості досягає значень приблизно 47 (мкм/c)/В і це є значно більшим ніж у випадку відсутності пружних балок для конструкції коли остання коливається на частоті третьої моди. Що ж стосується балочних систем на першій моді, то тут область підвищених значень спостерігається в нижній частині балки і в даному випадку, величина коливальної швидкості не перевищує межі приблизно 20 (мкм/c)/В, що до речі теж є більшим значенням ніж величина 14 (мкм/c)/В, яка отримана для конструкції без балок. 4. Розроблено геометричну конструкцію “відкритого офісу” (з скляних огороджувальних поверхонь) для якої створено модель імітаційного моделювання на основі інструментів прикладного додатку механічного моделювання програми ANSYS. Для проведення акустичного аналізу в основному приміщенні офісу розміщено джерело шуму, яке в рамках досліджень переміщується в основному приміщенні. Товщина перегородки, як і матеріал стін приміщення є змінними величинами. 5. За результатами оцінки звукоізоляції замкненої конструкції складної геометричної форми (товщина перегородки 20 мм, коефіцієнт Пуассона ν=0,25), всередині якої може рухатись довільним чином джерело шуму знайдено, що, на частоті випромінювання цього джерела шуму 1 кГцзадля забезпечення його найменшого впливу на зовнішнє оточення потрібно щоб воно знаходилось (вигляд зверху) у лівій частині основного приміщення просторової конструкції. При даному положенні джерела шуму значення коефіцієнта втрат складає 40 дБ, яке на 9 дБ є більшим, коли джерело шуму знаходиться з правої сторони і на 10 дБ є більшим, коли джерело шуму знаходиться всередині конструкції. Коли ж для матеріалу конструкції встановити коефіцієнт Пуассона ν=0,27, то для тої самої товщини перегородки 20 мм найліпше розташування джерела шуму з точки зору звукоізоляції буде коли, джерело розташовано в центрі конструкції. Для даного випадку коефіцієнт втрат дорівнюватиме 34 дБ, і це є на 4 дБ більше коли джерело розташовано у лівій частині приміщенні та на 8 дБ більше, коли джерело шуму розташовано у правій частині основного приміщення конструкції.Документ Відкритий доступ Пошкоджуваність та руйнування армованих композиційних матеріалів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Хуан Тао; Бобир, Микола ІвановичХуан Тао. Пошкоджуваність та руйнування армованих композиційних матеріалів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 – Механічна інженерія за спеціальністю 131 – Прикладна механіка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Це дослідження зосереджене на ключовій проблемі моделювання та експериментального вивчення накопичення розсіяних пошкоджень в армованих композитах. У роботі системно виконано теоретичний аналіз, розроблено узагальнену феноменологічну модель, спроєктовано експериментальну програму, а також здійснено ідентифікацію та валідацію параметрів моделі. Армовані композити широко застосовуються в аерокосмічній галузі, енергетичному обладнанні та високонавантажених інженерних конструкціях завдяки високій питомій міцності, високому питомому модулю та відмінній конструктивній адаптивності. Проте під час експлуатації в матеріалі неминуче формуються багатомасштабні пошкодження, зокрема мікротріщини матриці, руйнування волокон, зсувні пошкодження та міжшарове розшарування. Це зумовлює поступову деградацію макроскопічної жорсткості й міцності матеріалу та, зрештою, призводить до руйнування конструкції. Більшість існуючих механічних моделей не враховують кумулятивний ефект розсіяних пошкоджень при оцінці несучої здатності армованих композитів. Це призводить до значних похибок у прогнозуванні реакції конструкції, особливо в аналізі напружень і деформацій на початкових стадіях руйнування. Врахування кумулятивної динаміки розсіяних пошкоджень не тільки дозволяє більш точно охарактеризувати еволюцію жорсткості та міцності матеріалу, але й дає можливість прогнозувати місце і час виникнення макротріщин. Дослідження свідчать, що для металевих матеріалів стадія зародження та розвитку розсіяних пошкоджень може тривати до 80–90 % загального терміну експлуатації елемента. Саме ця стадія є критичною та значною мірою визначає надійність конструкції. Однак для армованих волокном композитів тривалість та закономірності розвитку цієї стадії залишаються недостатньо вивченими, оскільки на них значно впливають такі фактори, як мікроструктура матеріалу, конфігурація ламінату, умови навантаження та виробничі процеси. Як типовий анізотропний конструкційний матеріал, макрохарактеристики армованих композитів визначаються спільно волокнами, матрицею та структурою ламінату. Під час експлуатації вони демонструють багатомасштабну еволюцію пошкоджень — від мікротріщин матриці та міжфазних пошкоджень до макротріщин та міжшарового розшарування — що супроводжується постійним погіршенням загальної жорсткості та несучої здатності. Тому глибоке дослідження механізмів утворення дисперсних пошкоджень в армованих композитах у поєднанні з розробкою моделей еволюції пошкоджень, що характеризуються термодинамічною узгодженістю, ідентифікацією параметрів та інженерною застосовністю — підтвердженими систематичними експериментальними підходами — має значну теоретичну цінність та інженерне значення для безпечного проектування, аналізу пошкоджень та прогнозування терміну служби композитних конструкцій. У цій дисертації спочатку проводиться теоретичний аналіз, зосереджений на фундаментальних структурних характеристиках та механічній поведінці композитних матеріалів. У першій частині дослідження систематично розглядаються анізотропні властивості армованих волокном композитів та механізми, що лежать в основі формування їх механічних характеристик. Основна увага приділяється вивченню впливу структури шарування, об'ємної частки волокон та міжфазних характеристик на макроскопічні механічні реакції. На основі цього вводиться теорія механіки пошкодження континууму (CDM). У цьому розділі проводиться глибоке обговорення поняття пошкодження, фізичного значення змінних пошкодження та їх представлення в рамках континуальної середовища. Аналізується принцип еквівалентного напруження та механізм, за допомогою якого пошкодження змінює механізми властивості матеріалу. Одночасно в цій роботі систематично розглядаються сучасні досягнення в моделюванні пошкоджень композитних матеріалів, включаючи типові підходи, такі як феноменологічні моделі, енергетичні моделі пошкоджень, статистичні моделі пошкоджень та багатомасштабні моделі пошкоджень. Виявляються недоліки існуючих досліджень, зокрема щодо синергетичного опису множинних шляхів пошкодження, термодинамічної узгодженості моделей та ідентифікованості експериментальних параметрів, тим самим закладаючи теоретичну основу для подальшої розробки моделей. З точки зору побудови теоретичної моделі, ця дисертація встановлює термодинамічно узгоджену теоретичну основу для еволюції пошкоджень. На основі фундаментальної структури незворотної термодинаміки та виходячи з функції вільної енергії, вона вводить тензор деформації та змінні пошкодження як змінні стану системи. Робота систематично виводить відносини, обмежені першим і другим законами термодинаміки, забезпечуючи сувору відповідність між швидкістю вивільнення енергії пошкодження та вільною енергією. На основі цієї основи побудовано феноменологічну модель пошкодження, що визначається силами пошкодження. Введено чотири змінні пошкодження — Df , Dm , Ds та Di— для опису еволюції різних шляхів пошкодження: пошкодження, що домінує у волокнах, пошкодження, що домінує у матриці, пошкодження зсуву в площині та пошкодження міжшарового інтерфейсу, відповідно. Ця модель обґрунтовано описує весь процес, що охоплює стадію ініціації пошкодження, стадію стабільного розвитку та стадію прискореної еволюції. Одночасно, інтегруючи теорію граничного стану для композитів з поліпшеним правилом змішування, пропонується критерій міцності, заснований на контролі параметрів матеріалу для армованих композитів, що забезпечує нову теоретичну основу для оцінки структурної безпеки композитних матеріалів. З точки зору експериментальних досліджень, ця дисертація зосереджується на ідентифікованості параметрів моделі пошкодження та експериментальній здійсненності, встановлюючи систематичний експериментальний протокол для вивчення еволюції розсіяного пошкодження в армованих композитах в умовах статичного навантаження. Була розроблена комплексна експериментальна система, що охоплює одноосні випробування на розтягнення та циклічні випробування на навантаження/розвантаження, з систематичним плануванням методів підготовки зразків, геометричних параметрів та траєкторій навантаження для різних конфігурацій укладання. Експериментальні дані відображають реакцію матеріалу на напруження та деформацію на різних етапах навантаження. Еквівалентний модуль пружності, що відповідає кожному етапу навантаження, був визначений переважно за допомогою методу нахилу розвантаження, що дозволило кількісно описати процес зниження жорсткості матеріалу. Крім того, були систематично виміряні основні механічні властивості композитного матеріалу, що забезпечило експериментальну основу для ідентифікації параметрів моделі. На основі експериментальних даних було проведено систематичну ідентифікацію та валідацію параметрів моделі для різних шляхів пошкодження. Були встановлені процедури ідентифікації параметрів для шляхів пошкодження волокон, матриці, зсуву та міжшарового інтерфейсу, а також проведено порівняльний аналіз між прогнозами моделі та експериментальними результатами. Крім того, було запропоновано вдосконалений гібридний метод ідентифікації механічних параметрів на основі правил для визначення межі міцності та ключових механічних параметрів армованих композитів, що вирішує проблему визначення межі несучої здатності композитів. Цей метод комплексно враховує вплив об'ємної частки волокон, структури укладання та міжфазних ефектів на макроскопічну міцність, що дозволяє більш обґрунтовано охарактеризувати анізотропні граничні властивості композитних матеріалів. Підсумовуючи, в даному дослідженні систематично побудовано феноменологічну модель еволюції розсіяних пошкоджень в армованих композитах на основі механіки безперервних пошкоджень та незворотної термодинаміки. За допомогою систематичних експериментальних досліджень було визначено параметри моделі та перевірено її достовірність. Результати показують, що товщина шару 90° значно впливає на швидкість накопичення пошкоджень матриці та час початку макроскопічних пошкоджень. У конструкціях, що містять шари 45° ± , переважають пошкодження від зсуву, що контролюють середньострокову нелінійну реакцію та процес зниження жорсткості. Створена модель еволюції пошкоджень від зсуву демонструє високу узгодженість з експериментальними даними. Подальший аналіз виявив синергетичну взаємодію та домінуючу послідовність змінних пошкодження Dm , Ds , Di та Df : , D DDD msi f →→→ що дозволило встановити комплексний шлях еволюції пошкодження від зниження жорсткості до остаточного руйнування ламінованих панелей. Результати дослідження забезпечують надійну теоретичну основу та експериментальне підтвердження для прогнозування пошкодження та проектування безпеки композитних конструкцій.Документ Відкритий доступ Метод гібридизації архітектур нейронних мереж для аналізу мультимодальних даних(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Гордієнко, Нікіта Юрійович; Стіренко, Сергій ГригоровичГордієнко Н.Ю. Метод гібридизації архітектур нейронних мереж для аналізу мультимодальних даних – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 121 – Інженерія програмного забезпечення з галузі знань 12 – Інформаційні технології. – Національний Технічний Університет України «Київський Політехнічний Інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці комплексного методу гібридизації архітектур нейронних мереж для мультимодальних даних з метою підвищення стійкості, здатності до узагальнення та ефективності глибоких нейронних мереж в умовах обмежених обчислювальних ресурсів. В даній роботі було досліджено напрямок сучасного розвитку технологій для вирішення задач компʼютерного зору з використанням машинного навчання та глибоких нейронних мереж. Компʼютерні технології широко розвиваються і пристрої Інтернету речей (Internet of Things) стають більш поширеними, технологічними та різноцільовими. Головними обмеженнями в цій сфері є розмір та обчислювальні ресурси, що створює нові виклики для побудови та використання алгоритмів компʼютерного зору. Широке застосування компʼютерного зору в системах такого типу вимагає високих показників надійності та стабільності, а отже постає потреба в розробці систем з високими показниками стійкості та високою можливістю до узагальнення, які можуть бути використані в умовах обмежених обчислювальних ресурсів. Новітніми методами, які використовуються для покращення показників нейронних мереж є поєднання або злиття даних різних типів і використання декількох модальностей. Ці техніки показали свою ефективність в дослідженнях та в різних сферах впровадження, що робить їх перспективними. Також в даній роботі було досліджено новітні наукові погляди та дискусії у сфері великих даних. Сучасні дослідники започаткували і широко використовують терміни інтер-модальності та інтра-модальності. Інтра-модальності в сучасних дослідженнях позначають дані однакового типу, яку несуть різну корисну інформацію. Інтер-модальності визначають дані різного типу з різною інформацією. Дослідження та використання інтра-модальностей є важливим для покращення властивостей моделі, оскільки такі додаткові модальності дають додаткові представлення інформації у межах одного типу даних і які фокусуються на окремих аспектах явища. Інтра-модальності відрізняються інформативністю та специфікою ознак, які надходять до моделі. Таким чином, злиття інтра-модальних представлень і використання мультимодального набору даних у поєднанні з мультимодальним навчанням може забезпечити нейронні мережі додатковими інформаційними джерелами, здатними підвищити їхню стійкість до варіацій вхідних даних. Хоча такі дані не змінюють тип медіа й походять із одного сенсора або декількох сенсорів одного типу, вони формують різні інформаційні простори, створюючи окремі інтра-модальності, та підсилюють певні характеристики сцени, що дозволяє моделі розглядати їх як окремі, але взаємодоповнювальні джерела ознак, що схоже за природою на використання різних типів сенсорів. Подібні підходи симулюють ситуацію використання різних сенсорів, сенсорів із різними параметрами або різних умов зйомки, що в реальних системах підвищує інваріантність і адаптивність моделей до змін оточення. Це відкриває можливості для розробки гібридних архітектур, у яких фізичні закономірності формування зображень інтегруються безпосередньо в процес навчання нейронних мереж, забезпечуючи їхню стійкість та ефективність у реальних сценаріях застосування. В даній роботі, вперше було розроблено метод гібридизації архітектур нейронних мереж для роботи з мультимодальними даними на основі незалежних горизонтальних однотипних частин і методу синхронізованого мульти-доповнення (SMA) для створення додаткових інтра-модальностей. Розроблено метод гібридизації, який забезпечує підвищену стійкість моделей до неочікуваних спотворень даних в задачах компʼютерного зору, наприклад повороту зображення або зміни в освітлені, шляхом використанням декількох бекбонів (backbone), тобто основ нейронної мережі, у поєднанні із створеними додатковими інтра-модальностями даних за рахунок вперше запропонованого методу SMA. Розроблено метод створення архітектур нейронних мереж на основі окремих незалежних горизонтальних однотипних частин, бекбонів, які отримують дані з декількома інтер-модальностями або інтра-модальностями, з обʼєднанням отриманих результатів і мультимодального навчання, що дозволяє створювати розподілені паралельні системи у яких складність додаткових обчислень не збільшує час виконання аналізу. Розроблено метод зменшення обчислювальної складності, який шляхом інтеграції незмінених класичних архітектур глибинних нейронних мереж у мультибекбонні конфігурації і доповненням додатковими модальностями, не втрачає точність результатів при зменшенні розмірності картинки, що дає можливість динамічного перемикання між режимами оптимізації для гібридних DNN у залежності від вимог реального часу та наявних ресурсів. Проведено аналіз результатів, який довів що запровадження SMA вирішує проблему втрати у точності стандартних підходів з одним бекбоном і однією модальністю на нових даних з трансформаціями. За допомогою методу SMA і перенавчання моделі з додатковими створеними інтра-модальностями на прикладі фотометричних змін, які моделюють різні умови освітлення та налаштування камери, втрата точності класифікації (AUC) зменшується з 16% до 4%, без втрати точності на оригінальному наборі даних. Без перенавчання моделі можливо підвищити стійкість до неочікуваних випадків за допомогою поєднання однотипних бекбонів. На прикладі просторових перетворень у вигляді поворотів з випадковим кутом, запропонована модель зменшила втрату AUC з 21% до 6%. Доведено, що гібридні системи комп’ютерного на основі мультибекбонних конфігурацій з поєднанням різних інтер-модальностей, на прикладі IR та RGB-даних, дозволяє підвищити середню точність детекції (mAP) на 4,5–19,8% порівняно з базовими конфігураціями та дозволяє використовувати дані меншої розмірності, зменшуючи обчислювальну складність. Гібридні моделі, які побудовані на основі комбінацій відомих архітектур, здатні забезпечити надійну класифікацію в інших сферах застосування, наприклад в задачах класифікації з використанням медичного обладнання на основі ЕЕГ даних. Метод забезпечує покращену точність в складних умовах, дозволяє зменшити кількість необхідних параметрів, а отже кількість обчислень, і може бути ефективно використаний у системах з обмеженими ресурсами. В даній роботі показано, що гібридна багатобекбонна структура дозволяє ефективно розподіляти обчислення між кількома ядрами або процесорами. Це дозволяє уникнути створення додаткових затримок і зберегти час обробки при додаванні нових окремих бекбонів з окремими вагами. Крім того, саме гібридна архітектура дозволяє спільне використання ваг між окремими бекбонами з однаковою архітектурою, що зменшує обсяг пам’яті, необхідної для зберігання моделі. Побудова багатобекбонної мережі з використанням вже досліджених відомих архітектур дозволяє зменшити кількість часу на навчання та адаптацію мережі, створювати динамічні конфігурації відповідно до потреб і створювати комплексні однорангові розподілені системи для покращення надійності роботи. Дане дослідження пропонує нову парадигму побудови стійких глибоких нейронних мереж, яка базується на отримані або створені окремих модальностей, поєднанні мультимодальних представлень, багатобекбонної обробки та поєднання результатів. Доведено, що завдяки цьому можливо досягти підвищення стійкості, здатності до узагальнення та ефективності моделей при мінімальних змінах обчислювальної складності. Це відкриває нові напрямки дослідження, такі як: створення спеціалізованих обчислювальних апаратних компонентів для швидкого створення додаткових модальностей, створення розподілених багатобекбонних систем з залученням датчиків різних типів, створення динамічних конфігурацій нейронних мереж для вирішення типових задач в різних умовах та з різними вимогами до виконання. Розроблені методи є складовою комплексного методу адаптації гібридизації архітектур нейронних мереж з використанням мультимодальних даних і дозволяють адаптувати обрані архітектури нейронних мереж створюючи єдину модель зі злиттям даних різних модальностей для покращення стійкості до непередбачуваних даних та ефективності роботи всієї моделі. Це відкриває нові можливості для інтеграції в системи з різними обмеженнями в ресурсах, наприклад, медичні сенсори, мобільні пристрої, автономні роботи, безпілотні системи тощо. Результати засвідчують, що запропонований підхід до гібридизації глибоких нейронних мереж із застосуванням SMA та багатобекбонних архітектур є ефективним методом підвищення стійкості й узагальнювальної здатності моделей без суттєвого збільшення обчислювальних витрат. Сформульовані висновки створюють ґрунтовну основу для подальших досліджень у напрямі масштабованих, розподілених і мультимодальних нейронних систем, орієнтованих на Edge Intelligence та суміжні напрями. Отримані експериментальні дані підтверджують практичну релевантність розробленої методики для застосування в задачах HCI, автономної навігації, дистанційного зондування, а також у системах моніторингу, що функціонують на пристроях IoT або в середовищах edge-computing.Документ Відкритий доступ Психологічні особливості прояву дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Гаваза, Леся Василівна; Ложкін, Георгій ВолодимировичГаваза Л. В. Психологічні особливості прояву дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 053 «Психологія» (05 – Соціальні та поведінкові науки). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертація присвячена аналізу психологічних особливостей прояву дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю. В умовах глобалізації, швидкого розвитку інформаційних технологій та змін у професійній підготовці виникають нові вимоги до особистісних компетенцій майбутніх фахівців. Важливим є дослідження того, як здатність підкреслювати свою унікальність та відмінність впливає на самосприйняття особистості, внутрішню мотивацію та загальний процес професійного становлення майбутніх інженерів в технічному університеті, де інтеграція фахових знань і особистісних якостей є критично важливою для успішної кар’єри. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. У першому розділі висвітлено результати теоретико-методологічного аналізу поглядів вітчизняних і зарубіжних учених з проблеми дистинктивної поведінки особистості. На основі аналізу наукових джерел запропоновано визначення дистинктивної поведінки: це сукупність свідомих і несвідомих дій, спрямованих на підкреслення особистої унікальності та відмінності від інших, з метою збереження або відновлення позитивного образу «Я» та підтримки відчуття власної значущості і самоповаги. У дослідженні розроблено теоретичну модель дистинктивної поведінки особистості, яка включає соціальні та психологічні детермінанти, а також три структурні компоненти: когнітивний, мотиваційний та емоційно-регулятивний. Когнітивний компонент охоплює здатність до логічного та критичного мислення. Він визначає, як особистість сприймає й аналізує як себе, так і навколишній світ, а також вирішує нові задачі, знаходить закономірності та оперує абстрактними поняттями незалежно від попереднього досвіду. Мотиваційний компонент включає прагнення бути вірним власним переконанням, цінностям та принципам, орієнтацію на досягнення вищих результатів порівняно з оточенням, а також прагнення досягати амбітних цілей. Емоційно-регулятивний компонент охоплює здатність самостійно визначати та реалізовувати стратегії для досягнення особистісних цілей, самоконтроль та емоційну стійкість. Розроблена модель слугує концептуальною основою для подальшого емпіричного вивчення дистинктивної поведінки особистості. У другому розділі подано результати емпіричного аналізу психологічних особливостей прояву дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю. Формування вибірки для дослідження психологічних особливостей дистинктивної поведінки здійснювалося на основі стандартизованого контентаналізу аватарів студентів, представлених у їх цифрових профілях. Для забезпечення репрезентативності вибірки проаналізовано 1000 аватарів, з яких до дослідження відібрано 399. Попередній відбір здійснювався шляхом кодування аватарів за об’єктивними ознаками, що вказують на нестандартні способи цифрової самопрезентації особистості. Такий підхід дозволив ідентифікувати ознаки дистинктивної поведінки та сформувати вибірку для глибинного дослідження. Для виконання емпіричних завдань дослідження розроблено комплекс психодіагностичних методик, згрупованих відповідно до основних компонентів та особистісних детермінант дистинктивної поведінки досліджуваних. З метою подолання проблеми різнорідності шкал оцінювання, характерних для використаних психодіагностичних методик, застосовано стандартизацію результатів за допомогою Z-оцінок. Дослідження психологічних особливостей прояву дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю проводилося на основі аналізу рівнів і специфіки сформованості когнітивного, мотиваційного та емоційно-регулятивного компонентів. Результати дослідження особливостей сформованості когнітивного компонента дистинктивної поведінки показали, що більшість студентів технічних спеціальностей (67,2 %) мають помірний рівень розвитку цього компонента, що свідчить про достатньо розвинені мисленнєві операції, необхідні для ефективного вирішення складних практичних і фахових завдань у майбутньому. Виявлено, що 17,8 % осіб відзначаються високим рівнем критичного мислення, що сприяє генеруванню оригінальних підходів до вирішення складних завдань і, відповідно, більш виразному прояву дистинктивної поведінки. У 15,0 % студентів низький рівень сформованості когнітивного компонента дистинктивної поведінки проявляється у труднощах узагальнення та чіткого відображення реальності, що може призводити до компенсації через нестандартні або ексцентричні форми поведінки, спрямовані на створення враження оригінальності та виділення на фоні інших. Результати дослідження мотиваційного компонента дистинктивної поведінки досліджуваних показали, що її прояв зумовлюють кілька компонентів. Високий та помірний рівень внутрішньої мотивації, прагнення до змін і нових знань, а також здатність адекватно оцінювати результати створюють підґрунтя для прояву дистинктивної поведінки досліджуваних. Водночас, наявність страху перед невдачею, вираженого через мотив уникання, а також низький рівень ініціативи й готовності до боротьби можуть стримувати прояв цієї поведінки. Аналіз домінуючої мотиваційної тенденції показав, що прояв дистинктивної поведінки у досліджуваних формується завдяки балансу між бажанням досягти успіху та страхом перед невдачею. Виявлено, що більшість (66,4 %) майбутніх фахівців технічного профілю мають помірний рівень сформованості мотиваційного компонента дистинктивної поведінки, що свідчить про збалансованість їхніх прагнень і цілей. Високий рівень сформованості мотиваційного компонента дистинктивної поведінки був зафіксований у 17,0 % студентів, що виражається у чітко визначених прагненнях досягати амбітних цілей. Для 16,5 % досліджуваних властивий низький рівень сформованості мотиваційного компонента дистинктивної поведінки, що проявляється у відсутності чітко визначених життєвих пріоритетів. Дослідження емоційно-регулятивного компонента дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю проводилося на підставі аналізу таких показників, як здатність самостійно визначати та реалізовувати стратегії для досягнення особистісних цілей, самоконтроль та емоційна стійкість. Середні значення, отримані за показниками шкал моделювання, програмування, самостійності та планування, вказують на спроможність студентів до самостійного досягнення цілей і ефективного регулювання власної поведінки, що є основою для прояву дистинктивної поведінки, орієнтованої на прагнення до автономії, самоконтролю та внутрішньої незалежності. Аналіз фактора Q3 вказує на помірний рівень сформованості здатності досліджуваних контролювати свої емоції, зберігати спокій і організованість, навіть за умов зовнішнього тиску. Середнє значення за шкалою нейротизму також вказує на помірний рівень схильності студентів технічних спеціальностей до емоційних коливань та стресових реакцій. Дослідження показало, що у більшості учасників (69,7 %) зафіксовано середній рівень емоційно-регулятивного компонента дистинктивної поведінки, що сприяє збереженню контролю над емоціями та діями в межах соціально прийнятних норм. Високий рівень характерний для 16,5 % досліджуваних вказує на стійкий самоконтроль, дисциплінованість і незалежність від зовнішнього впливу. Низький рівень, виявлений у 13,8 % студентів технічних спеціальностей, свідчить про схильність до підвищеної тривожності, емоційної нестабільності та імпульсивних реакцій. На підставі отриманих емпіричних даних виявлені психологічні особливості прояву дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю, серед яких: самостійне вирішення нових завдань, визначення закономірностей та оперування абстрактними поняттями, незалежно від попереднього досвіду, що є основним способом самовираження; помірна амбітність і прагнення до змін та нових знань; знаходження балансу між бажанням досягти успіху і страхом перед невдачею; конструктивний характер самоствердження; емоційна стабільність як умова соціально прийнятного прояву відмінності. У третьому розділі представлені результати емпіричного аналізу особистісної детермінації прояву дистинктивної поведінки студентів технічних спеціальностей. Отримані результати свідчать про наявність статистично значущих взаємозв’язків між рівнем прояву дистинктивної поведінки та низкою факторів особистості за Р. Кеттеллом, зокрема: «В», «C», «E», «G», «H», «I», «M», «N», «Q1», «Q2», «Q3» та «Q4». Водночас статистично значущих взаємозв’язків з дистинктивною поведінкою не виявлено для факторів «A», «F», «L» та «O». Аналіз взаємозв’язку між типами акцентуацій характеру та рівнями прояву дистинктивної поведінки студентів технічних спеціальностей здійснено за допомогою кростабуляції та χ²-критерію Пірсона. Результати показали статистично значущі взаємозв’язки між гіпертимним, тривожним, дистимічним, педантичним і демонстративним типами акцентуацій характеру та рівнями прояву дистинктивної поведінки. Однак між збудливим, емотивним, застрягаючим, циклотимічним та екзальтованим типами акцентуацій і рівнями прояву дистинктивної поведінки статистично значущих взаємозв’язків не виявлено. На основі кластерного аналізу визначено три типи дистинктивної поведінки: соціально-активний, самоконтрольований та пасивний, які відрізняються способом усвідомлення і реалізації власної відмінності у міжособистісній взаємодії. Таким чином поставлені в дисертаційному дослідженні завдання виконані повною мірою, а мета роботи досягнута. Перспективи подальших досліджень можуть полягати в розширенні вибірки, включенні представників інших спеціальностей та вивченні взаємозв’язку між дистинктивною поведінкою і соціальними факторами, а також у розробці програм психологічної підтримки, спрямованих на розвиток конструктивних форм самовираження серед майбутніх фахівців технічного профілю. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в тому, що вперше розроблено та теоретично обґрунтовано модель дистинктивної поведінки особистості, що відображає її структурну організацію та чинники детермінації; виявлено психологічні особливості прояву дистинктивної поведінки майбутніх фахівців технічного профілю, зумовлені впливом особистісних чинників і специфікою їх професійної спрямованості; на основі результатів кластерного аналізу запропоновано типологію дистинктивної поведінки студентів технічних спеціальностей, представлену соціально-активним, самоконтрольованим та пасивним типами; встановлено характер і силу взаємозв’язків між окремими компонентами дистинктивної поведінки у здобувачів вищої технічної освіти; вдосконалено підхід до аналізу емпіричних даних із використанням стандартизації за Z-оцінками; набули подальшого розвитку уявлення про зміст і структуру детермінант розвитку дистинктивної поведінки в юнацькому віці; розширено та доповнено наукові уявлення про психологічну природу дистинктивної поведінки шляхом конкретизації її компонентної структури (когнітивного, мотиваційного та емоційно-регулятивного компонентів), уточнення їх змістового наповнення та особливостей прояву в умовах професійної підготовки майбутніх фахівців технічного профілю.Документ Відкритий доступ Біотехнологія препарату з ранозагоювальними властивостями на основі рекомбінантного аналогу гепарин-зв’язувального епідермального фактору росту людини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Дронько, Лілія Миколаївна; Луценко, Тетяна Миколаївна; Колибо, Денис ВолодимировичДронько Л.М. Біотехнологія препарату з ранозагоювальними властивостями на основі рекомбінантного аналогу гепарин-зв’язувального епідермального фактору росту людини. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 091 - Біологія (09 - Біологія). - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена комплексному дослідженню науковобіотехнологічних основ створення інноваційного засобу для стимуляції регенеративних процесів шкіри - гелю на основі рекомбінантного аналогу гепаринзв’язувального епідермального фактора росту людини (rhHB-EGF). В роботі вперше в Україні систематизовано результати досліджень, що стосуються одержання rhHB-EGF у прокаріотичній системі експресії, перевірки його фізикохімічних та функціональних характеристик, а також створення та біологічної оцінки препарату у формі гелю з ранозагоювальними властивостями. У світовій практиці одним із перспективних напрямів є використання рекомбінантних факторів росту як компонентів лікарських засобів для регенеративної медицини. Водночас створення стабільних, біологічно активних та економічно доцільних у виробництві продуктів на основі рекомбінантних білків залишається складним науково-технологічним завданням, що потребує оптимізації підходів в розробці та стандартизації біофармацевтичних продуктів. У першому розділі проведено аналіз літературних джерел та підтверджено актуальність створення біомедичних препаратів на основі рекомбінантних факторів росту, зокрема гепарин-зв’язувального епідермального фактора росту людини (HBEGF), для прискорення процесів регенерації шкіри. Встановлено, що HB-EGF відіграє ключову роль у стимуляції проліферації клітин, ангіогенезі та регуляції репаративних процесів, що визначає його значний терапевтичний потенціал при лікуванні опікових та інших ранових пошкоджень. Систематизовано дані щодо фізико-хімічних властивостей HB-EGF, його структурних характеристик та механізмів біологічної активності, що створює наукове підґрунтя для розробки нових фармацевтичних форм. Узагальнено сучасні підходи до доставки HB-EGF у пошкоджені тканини, зокрема використання гелів, наночастинок та генної терапії, серед яких найбільш перспективним для клінічного застосування є гелева форма для нашкірного нанесення. Обґрунтовано вибір гелевої лікарської форми як оптимальної системи доставки, що забезпечує локальність дії, контрольоване вивільнення активної речовини та сприятливе мікросередовище для загоєння ран. У другому розділі наведено характеристику матеріалів, експериментальних моделей та методів, використаних для отримання, фізико-хімічної та біологічної оцінки рекомбінантного фактора росту rhHB-EGF і розробленого на його основі гелевого продукту для трансдермального нанесення. Для досліджень in vitro застосовано культури еукаріотичних клітин (епітеліоцити та фібробласти - лінії Vero, 3T3, L929), а також прокаріотичну систему експресії Escherichia coli BL21 Star (DE3) для одержання рекомбінантного білка 6His-TRX-sHB-EGF. Описано умови культивування клітин, індукції експресії, виділення білка, очищення методом метал-афінної хроматографії та його ренатурації. Ідентифікацію та підтвердження чистоти білка здійснювали методами ДСН-ПААГ-електрофорезу, вестерн-блотингу, непрямого ІФА та MALDI-TOF масспектрометрії. Функціональну активність rhHB-EGF оцінювали за здатністю стимулювати проліферацію фібробластів (МТТ-тест) та взаємодіяти з гепарином (ELISA). Цитотоксичність і механізми клітинної загибелі аналізували за допомогою МТТ-тесту та проточної цитофлуориметрії з визначенням апоптозу і некрозу (Анексин V/PI). Розробку складу гелю супроводжували дослідження його фізико-хімічних характеристик: в’язкості, pH, стабільності та морфометричних параметрів. Запропоновано методи контролю якості готового препарату, що включають ідентифікацію активних і допоміжних компонентів, кількісне визначення HB-EGF, оцінку домішок, мікробіологічну чистоту та вміст ендотоксинів відповідно до вимог чинних нормативних документів. Дослідження in vivo проведено на мишах, мурчаках і кролях з метою оцінки подразнювальної, сенсибілізуючої дії та ефективності загоєння ран (морфометричний і гістологічний аналіз). Експерименти виконано з дотриманням міжнародних і національних біоетичних стандартів. Загальна методологія ґрунтувалася на комплексному застосуванні біотехнологічних, імунологічних, біохімічних, фізико-хімічних та статистичних методів аналізу, що забезпечило всебічну оцінку безпечності, біологічної активності та якості розробленого ранозагоювального гелю. У третьому розділі представлено результати комплексної розробки складу та технології гелю для зовнішнього застосування з ранозагоювальними властивостями на основі rhHB-EGF. Проведено оптимізацію процесів виділення та очищення rhHB-EGF із бактеріальної системи експресії шляхом модифікації ключових параметрів метал-афінної хроматографії, вибору клітинної фракції, застосування ферментативної обробки та відмови від стадії рефолдингу. Запропонована схема забезпечила підвищення ступеня очищення та збереження нативних властивостей білка. Фізико-хімічні характеристики отриманого rhHB-EGF підтверджено методами ДСН-ПААГ та MALDI-TOF масспектрометрії, що засвідчило відповідність молекулярної маси й амінокислотної послідовності теоретично очікуваним значенням. Функціональну активність субстанції доведено за допомогою МТТ-тесту на клітинній лінії 3Т3 та імуноферментного аналізу зв’язування з гепарином, що підтверджує збереження біологічно значущих доменів молекули. Обґрунтовано склад гелеподібної лікарської форми шляхом багатоваріантного скринінгу гелеутворювачів, буферних систем та консервантів при фіксованій концентрації rhHB-EGF (0,015%). Визначено оптимальний склад (2,0% натрію гіалуронату, 0,2% калію сорбату у фосфатно-сольовому середовищі), що забезпечує належні органолептичні, реологічні та біофармацевтичні характеристики. Розроблено параметри аналітичної стандартизації гелю відповідно до вимог ДФУ, ЄФ та ICH Q6A, сформовано специфікації контролю якості та підтверджено відтворюваність технології на трьох лабораторних серіях. Отримані результати доводять стабільність фізико-хімічних, мікробіологічних та функціональних показників препарату й обґрунтовують перспективність його подальшого впровадження як засобу для стимуляції регенерації тканин. Четвертий розділ присвячено результатам комплексної доклінічної оцінки безпечності та терапевтичної ефективності розробленого гелю для зовнішнього застосування на основі рекомбінантного людського гепарин-зв’язувального епідермального фактора росту. Оцінку безпечності проведено із застосуванням in vitro та in vivo підходів. У дослідженнях in vitro (МТТ-тест, проточна цитометрія з Анексин V/PI, А5-EGFP та пропідій йодидом) на клітинних лініях 3T3, Vero та L929 встановлено відсутність цитотоксичної, проапоптичної та некротичної дії rhHBEGF у робочих концентраціях (500 - 1000 нг/мл). Також під час дослідження виявлено стимуляцію проліферації фібробластів, що підтверджує біосумісність та біологічну активність досліджуваного засобу. In vivo дослідження подразнювальної та сенсибілізуючої дії на мишах, мурчаках і кролях показали мінімальний рівень місцевої реактивності шкіри (низькі значення індексу первинного подразнення) та відсутність сенсибілізації навіть після багаторазового нанесення. Отримані дані свідчать про високий профіль безпечності гелю при місцевому застосування. Ефективність засобу вивчали на моделі хімічного опіку (10% розчину параформальдегіду) шкіри у мишей. Морфометричний аналіз продемонстрував прискорене скорочення (до 12 діб) площі рани у групі лікування гелем з rhHB-EGF (до 73%) порівняно з контролем. Також відзначено скорочення термінів відшарування кірки та повної реепітелізації, в порівнянні з контролем. Гістологічний аналіз підтвердив більш активну проліферацію епітеліальних клітин, формування грануляційної тканини, зменшення запальної інфільтрації та відновлення структурної організації дерми й епідермісу, порівняно з зразками з тканин контрольної групи тварин. Отже, наведені в результати доводять, що гель на основі rhHB-EGF є біосумісним, не чинить токсичної чи сенсибілізуючої дії та проявляє виражений ранозагоювальний ефект на моделях in vivo. Отримані дані обґрунтовують перспективність подальших доклінічних і клінічних досліджень розробленого препарату як інноваційного засобу для лікування опікових та хімічних уражень шкіри. Практична цінність дисертаційної роботи полягає у науковому обґрунтуванні та експериментальному підтвердженні можливості створення безпечного й ефективного ранозагоювального засобу для зовнішнього застосування на основі rhHB-EGF. Показано, що застосування гелю з rhHB-EGF достовірно прискорює процеси регенерації шкіри при хімічних ушкодженнях: скорочується площа рани, зменшується тривалість запальної фази, активізується проліферація клітин епідермісу та формування грануляційної тканини. Це створює передумови для впровадження препарату у практику лікування опікових, післяопераційних та травматичних ушкоджень шкіри. Практична значущість роботи також полягає у: - можливості використання отриманих результатів при розробці нових ранозагоювальних засобів біотехнологічного походження на основі рекомбінантних білків; - удосконаленні підходів до оцінки безпечності біофармацевтичних засобів відповідно до сучасних міжнародних стандартів; - розширенні вітчизняної лінійки інноваційних біофармацевтичних продуктів для регенеративної медицини. Таким чином, одержані результати мають прикладне значення для біотехнології, біомедичної інженерії та клінічної практики й можуть слугувати науковим підґрунтям для створення конкурентоспроможного вітчизняного препарату регенеративної дії.Документ Відкритий доступ Прогнозування довговічності металевих сплавів за малоциклового багатовісного навантаження(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Савчук, Євгеній Вікторович; Шукаєв, Сергій МиколайовичСавчук Є.В. Прогнозування довговічності металевих сплавів за малоциклового багатовісного навантаження. Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 – Механічна інженерія за спеціальністю 131 – Прикладна механіка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертація присвячена прогнозуванню довговічності металевих матеріалів за різних умов малоциклового багатовісного навантаження. Розроблено методику прогнозування довговічності металів за умов малоциклового непропорційного навантаження шляхом об'єднання концепції критичної площини з підходом прямого включення у критеріальне рівняння параметрів, що характеризують міру непропорційності навантаження. Запропоновано новий параметр непропорційності, що базується на параметрах критичних площин максимальних зсувних і лінійних деформацій. Створено спрощену модель малоциклової багатовісної втоми, яка не потребує складних випробувань на непропорційне навантаження, що робить її більш доступною для інженерних застосувань. Для валідації запропонованих моделей прогнозування сформовано дата-сет, який охоплює 15 металевих сплавів і містить 502 результати випробувань у широкому діапазоні режимів навантаження, систематизованих у середовищі Microsoft Excel. Результати валідації розроблених моделей підтвердили підвищену точність прогнозування довговічності за непропорційного малоциклового навантаження. Дисертація містить чотири розділи, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертації. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено об’єкт, предмет, мету та завдання дослідження, надано інформацію про методи дослідження, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, зв'язок з науково-дослідною тематикою кафедри. Наведено відомості про наукові публікації за темою дисертації та апробацію отриманих результатів, окреслено особистий внесок здобувача. У першому розділі «Багатовісна малоциклова втома металевих сплавів: експериментальний і теоретичний аналіз» розглянуто особливості роботи елементів конструкцій в умовах непропорційного малоциклового навантаження, всебічно проаналізовано закономірності руйнування металевих сплавів в умовах багатовісного малоциклового навантаження та підкреслено його визначальну роль у забезпеченні безпеки та надійності інженерних конструкцій. Проведено критичний аналіз сучасних методів випробувань і комплексу чинників, що впливають на довговічність, з урахуванням характеристик матеріалів, зокрема типу кристалічної ґратки, умов експлуатації та особливостей практичного застосування. Крім того, надано огляд фундаментальних концепцій малоциклової втоми, традиційних методів аналізу, підходів на основі даних, моделей прогнозування довговічності та їх порівняльну оцінку. Особлива увага приділена критеріям, що формулюються відповідно до підходу критичної площини, таким як Фатемі-Сосі, БраунаМіллера та ін. Виконано порівняльний аналіз моделей прогнозування довговічності за багатовісного навантаження: Ванга-Брауна, Фатемі-Сосі, Смітта – Ватсона – Топпера та Іто. За результатами огляду сформульовано висновки щодо сучасного стану проблеми та окреслено перспективні напрями подальших досліджень у галузі прогнозування багатовісної малоциклової втоми, а також обґрунтовано мету і завдання цього дослідження. Другий розділ «База даних результатів експериментальних досліджень багатовісної малоциклової втоми» присвячено огляду наявних інформаційних ресурсів, які містять експериментальні дані зі втоми матеріалів, і створенню власної бази експериментальних даних з багатовісної малоциклової втоми металевих сплавів. Попри наявність низки публічних і частково доступних дата-сетів, їх використання для валідації сучасних критеріїв багатовісної втоми суттєво обмежене через неповноту даних. Це зумовило необхідність створення власної бази даних із повним набором супровідних параметрів, що забезпечує надійну та відтворювану перевірку наявних критеріїв і розроблення нових підходів до оцінювання довговічності. У розділі описано принципи формування та структуру дата-сету, який охоплює 15 металевих сплавів і містить 502 результати випробувань у широкому діапазоні режимів навантаження, систематизованих із використанням середовища Microsoft Excel. Визначено основні параметри, необхідні для коректного опису процесу навантажування відповідно до методики випробувань трубчастих зразків на багатовісну малоциклову втому за пропорційних і непропорційних траєкторій навантаження. Створений дата-сет може бути використаний для калібрування, валідації та порівняльного аналізу сучасних моделей багатовісної малоциклової втоми. У третьому розділі «Аналіз параметрів моделей прогнозування довговічності за багатовісної втоми» проаналізовано основні параметри класичних моделей багатовісної втоми, розвинуто підходи до визначення критичних площин для умов непропорційного багатовісного навантаження. Показано, що визначення критичних площин максимальних зсувних і максимальних лінійних деформацій доцільно виконувати на основі чисельної дискретизації траєкторії та перебору орієнтацій площин із подальшим обчисленням розмахів для кожної безпосередньо. Це забезпечує однозначність і відтворюваність результату для широкого класу непропорційних траєкторій. Для оцінювання прогностичної значущості параметрів застосовано штучні нейронні мережі у поєднанні з методом інтерпретації SHAP (SHapley Additive exPlanations). Для аналізу використано сформовану в розділі 2 базу даних, що охоплює 15 металевих сплавів. Встановлено, що визначальними для прогнозування довговічності за непропорційних навантажень є коефіцієнт непропорційності та максимальні лінійні і кутові деформації на критичних площинах. Вперше встановлено, що положення критичної площини максимальної лінійної деформації залежить від рівня пластичної деформації та має характерну особливість: існує діапазон, у якому критична площина розтягу збігається з критичною площиною зсуву. Для колової траєкторії показано, що в зоні пружної деформації критична площина максимальних лінійних деформацій не збігається з критичною площиною максимальних зсувних деформацій та має помітне кутове зміщення. Натомість зі зростанням пластичної деформації ці площини зближуються і за значних пластичних деформацій можуть збігатися. Крім того, для траєкторій зі зсувом фаз показано, що існують такі співвідношення розмахів осьових та зсувних навантажень, за яких критичні площини максимальних лінійних та зсувних деформацій збігаються, а зі зростанням пластичних деформацій діапазон цих співвідношень розширюється. Отже, орієнтація площини, що є релевантною для процесів руйнування, змінюється із переходом до більш пластичного режиму, і це має враховуватися під час побудови моделей довговічності в області малоциклової втоми. Вперше запропоновано нову міру непропорційності навантаження, яка визначається як відношення розмахів деформацій зсуву, що діють на критичній площині максимальних зсувних деформацій і на критичній площині максимальної лінійної деформації. Таке формулювання безпосередньо пов’язує непропорційність із параметрами, які визначаються на критичних площинах, і має зрозумілу фізичну інтерпретацію. У четвертому розділі «Розробка моделі для оцінювання довговічності за багатовісного малоциклового навантаження» удосконалено методику оцінювання довговічності металевих сплавів за малоциклового багатовісного навантаження шляхом об’єднання концепції критичної площини у формулюванні Фатемі–Сосі з безпосереднім включенням у критеріальне рівняння параметрів, що описують міру непропорційності. На відміну від підходів, де непропорційність враховується опосередковано, у запропонованій методиці відповідні параметри пов’язані з критичними площинами максимальних зсувних і лінійних деформацій та відображають реальні особливості траєкторії навантажування. Застосування, запропонованого в розділі 3, параметра непропорційності демонструє найкращі результати передбачення довговічності, та дозволяє записати запропоновану модель у редукованій формі. Крім того, розглянуто спрощений варіант моделі, в якій параметр критичної площини лінійних деформацій апроксимовано за допомогою регресійного аналізу для досліджуваних сталей і сплавів. Такий варіант моделі зменшує потребу в складних випробуваннях на непропорційне навантаження, що робить її більш доступною для інженерних застосувань. Результати валідації запропонованих моделей підтвердили їх підвищену точність прогнозування довговічності за непропорційного малоциклового навантаження серед усіх розглянутих моделей. У загальних висновках, що складаються з восьми пунктів, зазначені науково-прикладні проблеми, розв’язані в роботі, та систематизовано основні наукові й практичні результати, які відображають виконання поставлених завдань і досягнення мети дисертації.Документ Відкритий доступ Моделі, методи та платформа підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Чимшир, Вячеслав Іванович; Теленик, С. Ф.Чимшир В. І. Моделі, методи та платформа підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 126 – Інформаційні системи та технології в галузі знань 12 – Інформаційні технології. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена вирішенню задачі підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг. Нові форми співпраці ІТ-компаній і провайдерів, динаміка функціональних і нефункціональних вимог обумовлюють потребу у платформі підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних та хмарних системах зазначених провайдерів. Існує багато інформаційних технологій та інструментів для вирішення проблем провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг, але відсутні платформні рішення для підтримки життєвого циклу цього класу систем як сервісу. Відповідно вимагають розроблення математичні моделі, методи та засоби моделювання управління комплексом процесів та ефективні моделі і методи для кожного процесу. Постала потреба породжує актуальну науковопрактичну задачу розроблення моделей, методів і створення на їх основі платформи підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг. Автоматизація робіт зі створення інформаційних систем провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг за допомогою зазначеної платформи дозволить скоротити терміни їх розроблення і реалізації, зменшити витрати на їх впровадження, операційну підтримку і розвиток, забезпечити інтелектуальний моніторинг їх функціонування, поліпшити їх ефективність, продуктивність, відмовостійкість, розширюваність та інші якісні показники. Виконано аналіз проблеми управління життєвим циклом сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг, вивчено сучасний стан реалізації сервісних платформ, на основі чого визначено завдання створення теоретичних основ підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг і основні вимоги до платформи підтримки життєвого циклу сервісів. Запропоновано архітектуру платформи підтримки життєвого циклу сервісів, побудовану на основі мікросервісної архітектури, в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг, яка базується на моделі End-to-End та використовує поєднання моделей штучного інтелекту, математичного програмування і теорії прийняття рішень для підтримки процесів проєктування, реалізації, експлуатації та надання сервісів, що дозволяє скоротити терміни впровадження інформаційних систем, зменшити витрати на їх розгортання та операційну підтримку, а також підвищити показники продуктивності, відмовостійкості, придатності та розширюваності. Запропоновано метод формування архітектури сервісів в інформаційних системах провайдерів ІКП, який відрізняється структурою і набором елементів нейромережевої моделі з використанням методів глибокого навчання типу трансформер і підходом до її навчання, що дозволило використовувати її як інструмент синтезу архітектурних рішень для сервісів, які забезпечують ефективне використання, прогнозування і управління ресурсами з урахуванням параметрів сервісів, вимог провайдерів та характеристик множини їх клієнтів. Розроблено комбінований метод групування сервісів у пакети, який відрізняється поєднанням декомпозиції задачі на підзадачі ІТ-компанії і провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг, ймовірнісно-жадібного алгоритму і алгоритму мурашиної колонії для розв’язання підзадач, евристичного пошуку компромісу, що дозволяє групувати сервіси у взаємовигідні пакети в різних умовах з урахуванням системи знижок до преференційної ціни, специфічних особливостей провайдера і його клієнтів, ресурсів ІТ-компанії, сучасних концепцій ведення бізнесу, накопиченого досвіду, гнучко регулювати баланс між дослідженням нових комбінацій і посиленням вже успішних розв’язків, підтримуючи самоорганізоване й адаптивне навчання. Модифіковано керований генетичний алгоритм, який відрізняється додатковими параметрами двостороннього тиску відбору і відносної швидкості наближення до оптимуму та правилом знижок, введеними для поєднання відомої ідеї управління збіжністю алгоритму і нової концепції відбору розв’язків з врахуванням багатокритеріальності, що забезпечує досягнення глобального оптимуму при розв’язанні задачі групування сервісів у пакети з цільовими функціями для ІТ-компанії і провайдерів за рахунок зростання значень обох функцій або компенсації зменшення значення однієї функції більшим зростанням іншої, що дозволило отримувати близькі до оптимальних рішення за умови виконання обмежень. Отримала подальший розвиток архітектура інтелектуального асистента для організації і підтримки процесів життєвого циклу сервісів як інтегральної основи розуміння і розв’язання проблем бізнес-діяльності ІТ-компанії і провайдерів і генерації відповідей з використанням комплексу великих мовних моделей і RAG-систем, які забезпечують взаємодію компонентів платформи підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг в умовах природномовної взаємодії з виконавцями в рамках проблемного контексту з використанням накопичених текстових, табличних і графічних даних та методів інтелектуального аналізу даних за схемою взаємодії інтелектуальних агентів у складі мультиагентної системи для підключення інструментів платформи для розв’язання проблем користувачів. Створена платформа підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг і виконане її експериментальне дослідження. Використання платформи дозволило скоротити терміни впровадження інформаційних систем, зменшити витрати на їх впровадження та операційну підтримку і поліпшити їх продуктивність, відмовостійкість, придатність, розширюваність та інші якісні показники за рахунок комплексної автоматизації усіх процесів життєвого циклу сервісів. Розроблені моделі і методи та створена на їх основі платформа підтримки життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів інформаційно-комунікаційних послуг можуть бути використані для підтримки процесів життєвого циклу сервісів в інформаційних системах провайдерів.Документ Відкритий доступ Прогнозування пізньої фази внутрішньо корпусної стадії важкої аварії для перспективних реакторів IV покоління з надкритичними параметрами теплоносія(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Федоров, Дмитро Олегович; Туз, Валерій ОмеляновичФедоров Д.О. Прогнозування пізньої фази внутрішньо корпусної стадії важкої аварії для перспективних реакторів IV покоління з надкритичними параметрами теплоносія. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 143 «Атомна енергетика». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена, на основі даних преконцептуального проекту, використанні спеціальної процедури та галузевого інтегрального важкоаварійного коду, виконанню прогнозування деградації активної зони та параметричного аналізу відмови днища корпусу перспективного ядерного реактору. У вступі приведено короткий опис напрямку реакторних технологій 4-го покоління, надана актуальність виконання та загальна характеристика роботи, сформульована її мета, основні задачі, об’єкт та предмет досліджень, наведена наукова новизна та практична цінність отриманих результатів, представлено інформацію про особистий внесок здобувача та апробацію роботи, її структуру та обсяг. У першому розділі представлено опис прагматичного підходу атомної галузі щодо розробки та проектування реакторних установок нового покоління, з підкресленням важливих моментів такої раціоналізації та способів врахування нетипових конструкційних рішень, формулюючи пов’язану з цим проблематику. Наведена схема зв’язку визначальних фізичних аспектів для виконання послідовних етапів запропонованого підходу з оцінці деградації корпусу реактора. Окремо підкреслено загальне важливе явище при розгляданні аварій з розущільненням контуру циркуляції теплоносія, описані існуючи моделі оцінки запираючих параметрів кризи течії та наведена характеристика їх застосовності враховуючи специфічні проблеми, які визначаються початковим станом. Представлено опис феноменологічної послідовності важкої аварії для легководного ядерного реактору корпусного типу на докритичних параметрах теплоносія, її передумов та причин з огляду накопиченого експериментального досвіду та пояснення з точки зору фізичної наповненості виходячи з сучасного стану досліджень. Розглянуті основні фізичні аспекти протікання аварійного процесу. Наведені чинники впливу деградації активної зони на протязі ранньої фази внутрішньокорпусній стадії. Підкреслені особливості які можуть бути важливими з точки зору горизонтальної орієнтації паливних каналів у активній зоні, фактично звужуючи межі невизначеності. Враховуючи напрям дисертаційної роботи зроблено опис можливих умов у нижній камері змішування на пізній фазі внутрішньокорпусній стадії та підготовлено огляд застосовності існуючих спеціалізованих інструментів аналізу важкої аварії беручі до уваги необхідний функціонал. У другому розділі викладено підхід для визначення профілю енерговиділення тепловидільної збірки референтної конструкції перспективного ядерного реактору, враховуючи основну особливість теплоносія при надкритичних параметрах по теплофізичному стану в умовах ядерного обігріву. Обґрунтовано необхідність спряженого теплогідравлічного та нейтронофізичного підходу. Описано фізичний зміст розробленого інструменту у вигляді універсального розрахункового модулю. Наведені пояснення прийнятих особливостей стосовно перетворень ізотопного складу ядерного палива, що враховує процеси отруєння та шлакування, а також вихід різних газоподібних продуктів ділення. Представлено алгоритм роботи модулю з урахуванням запізнілих нейтронів та приведена схематизація обрахунку константного забезпечення нейтронного блоку, якій було виконано спеціально розробленою процедурою на основі методу Монте-Карло. Було описано особливості визначення профілю енерговиділення при спряженому аналізі з використанням процедури одновимірної теплогідравлики на основі методу початкових параметрів. Наведено результати аналізу впливу існуючих кореляцій визначення коефіцієнта тепловіддачі при надкритичних параметрах теплоносія на профіль енерговиділення для моделі тепловидільної збірки референтної геометрії. Сформульовано їх придатність та зведені важливі висновки такого параметричного обрахунку. Представлено опис детальної CFD моделі, яка була підготовлена для виконання серії параметричних режимів, з оцінки окрім теплового стану, ще й визначення впливу на енерговиділення фазового стану теплоносія. На базі чого було підтверджено важливі нейтронно-фізичні та теплогідравлічні характеристики тепловидільної збірки предконцептуального проекту. Третій розділ присвячено оцінці початкової динаміки постульованої великої течії для предконцептуального проекту ядерного реактору ECC-SMART через гіпотетичну вихідну подію «Розрив трубопроводу контуру циркуляції теплоносія повним перерізом» в умовах відказу всіх систем безпеки аварійного заливу. Така робота була виконана з урахуванням двох принципових особливостей проекту та впливового фізичного явища кризи течії при швидкій декомпресії. Для опису надкритичного стану теплоносія з можливістю переходу в двофазну область використовується підхід «псевдокипіння». Було виконано реалізацію цього поняття з оцінкою меж такої області та побудовано лінію стану у неї з використанням апроксимаційної залежності. Це дало змогу розглядати надкритичну течію у двокомпонентному наближенні. Також було перевірено застосовність такого підходу, з гарним узгодженням прогнозних характеристик процесу різкого скиду тиску та нуклеації. Для врахування складної багаторівневої проточної частини активної зони ядерного реактору була розроблена спеціальна CFD модель за «репрезентативним» підходом, та виконана розрахункова оцінка силових параметрів початкової динаміки у тривимірній постановці для різних варіантів можливого експлуатаційного стану. Було продемонстровано динаміку полів зміни тиску та конкретизація аргументів щодо вразливості предконцептуального проекту проточної частини активної зони через отримання суттєвих ударних навантажень на стінках елементів тепловидільної збірки. В об’ємі четвертого розділу було підготовлено швидку розрахункову модель активної зони для інтегрального коду MELCOR в рамках прийнятої концепції еквівалентного наближення. Наведено короткий її опис та коментування важливих прийнятих припущень. Була передана точно початкова масова характеристика матеріалів конструкційних елементів активної зони для виконання оцінки повної деградації активної зони та накопичення коріуму у нижній камері змішування у базовому представленні предконцепту. Це дало змогу представити початкове розуміння масо розподілу матеріальних компонент сформованого розплаву. Окрім цього, було виконано серію параметричних режимів перебігу важкої аварії в залежності від різних початкових внутрішніх конфігурацій сталівмісту у активній зоні та нижній камері змішування для різних зовнішніх умов охолодження корпусу реактора. Отримані результати дали змогу вказати часову оцінку станів з квазівстановленними процесами у нижній камері змішування, характеристику картини моменту руйнування корпусу реактора та корисна інформація щодо можливих заходів направлених на утримання та арешту розплаву в умовах гіпотетичної важкої аварії. Наукова новизна одержаних результатів. В роботі наведені результати, які отримані вперше, а саме: − Запропоновано послідовний та гармонізований підхід виконання аналізу сценарію постульованої важкої аварії (внутрішньокорпусної стадії), з урахуванням важливих домінуючих процесів та їх особливостей для нетипової горизонтальної орієнтації тепловидільної збірки активної зони реактору корпусного типу. − На базі концепції репрезентативного CFD моделювання, виконана оцінка початкової динаміки процесу декомпресії контуру циркуляції теплоносія, перспективного SCWR, припускаючи застосовність гіпотези псевдо-кипіння при надкритичних параметрах. Виконання апробації такого підходу на основі класичного показового тесту Едвардса, підтвердило його коректність та чутливість до феномену кризи течії. − Підготовлено спряжений (нейтронно-фізичний, теплогідравлічний) розрахунковий модуль тепловидільної збірки референтної конструкції перспективного малого модульного реактора з теплоносієм на надкритичних параметрах, що дозволило встановити взаємозв’язок між інтегральним енерговиділенням та густиною теплоносія в залежності від його функціонального призначення (тепловідведення, сповільнення/відбивання), що надає оцінку зміни важливого силового фактору, при різкій декомпресії надкритичної активної зони. − Продемонстровано нестандартне використання галузевого інтегрального коду MELCOR для підготовки моделі активної зони оригінальної компоновки у послідовному еквівалентному наближені. Це дозволило виконати попередній аналіз вразливості преконцептуального проекту до умов постульованої важкої аварії.Документ Відкритий доступ Розроблення науково-технічних методів підвищення ефективності та екологічності котлів на твердому паливі(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Вифатнюк, Володимир Григорович; Письменний, Євген МиколайовичВифатнюк В.Г. Розроблення науково-технічних методів підвищення ефективності та екологічності котлів на твердому паливі. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.14 «Теплові та ядерні енергоустановки» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2026. Дисертаційна робота була виконана на кафедрі атомної енергетики та в Інституті теплоенергетичних технологій Національної академії наук України. Дисертація присвячена розробленню та удосконаленню котельних установок на твердому паливі. Робота теплових енергоустановок має бути спрямована на підвищення їх коефіцієнта корисної дії, розширення паливної бази теплоенергетики і впровадження методів зменшення шкідливого впливу діяльності теплоенергетики на довкілля і клімат. У вступі роботи обґрунтовано актуальність роботи, показано зв’язок з науковими програмами, сформульовано мету та основні задачі дослідження, наведено наукову новизну і практичне значення отриманих наукових результатів, результати публікаційної діяльності з апробацією результатів за темою дисертаційної роботи з особистим внеском автора. У першому розділі дисертаційної роботи проведено аналіз сучасного стану котельного обладнання та важливість теплоенергетики для України. Розвиток теплоенергетики має бути пов’язаний з новими технологій підвищення ефективності та екологічності її роботи з розширенням спектру видів і марок палива. Серед них – впровадження котлів на супер-надкритичні параметри пари з високим ККД та низькими викидами забруднюючих речовин. Перспективним для енергетики України є застосування газифікації місцевого палива для генерації електроенергії та парогазових установок. Технології спалювання палива в киплячому шарі дозволять розшити спектр використаних палив, включаючи біомасу та тверді відходи широкого діапазону вологості та зольності. На основі результатів виконаного аналізу обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета та задачі дослідження. Другий розділ дисертації присвячено подальшому розвитку методики розрахунку пиловугільного котла для супер-надкритичних параметрів пари з вимогою забезпечення температури на виході із зони горіння вище мінімально допустимої температури загасання полум'я 1250 °C, при цьому температура частинок золи повинна бути нижчою за температуру початку шлакування 1268 °C в діапазоні навантаження 40-100% з використанням рециркуляції димових газів, розробці методів регулювання первинної та вторинної пари, розробці ескізного проєкту котла 28 МПа/600 °C/600 °C з твердим шлаковидаленням для енергоблоку потужністю 300 МВт з вибором оптимальних марок сталі для поверхонь нагріву та очікуваним коефіцієнтом корисної дії енергоблоку 46%, що дозволить зменшити валові викиди до 25%. У третьому розділі описано процес підготовки торф'яного синтез-газу для спалювання в вугільній топці котла ТПП-210А, який отримується шляхом термохімічної переробки волинського торфу в реакторі з нерухомим шаром в пароповітряній суміші, збагаченій киснем, під тиском 1,5 МПа. Запропоновано використати газифікатор неперервної дії для подачі синтезгазу в нижню частину котла з метою забезпечення сталого шлаковидалення в котлі на мінімальних навантаженнях. Для розрахунку процесів в газифікаторі було розроблено оригінальну модель на базі двовимірної системи параболічних і гіперболічних рівнянь, що описують аеродинаміку, тепломасообмін і хімічне реагування газодисперсного середовища в фіксованому шарі. Вона враховує швидкість руху частинок, її зміни в окислювальній і відновній зонах через зменшення діаметра дисперсної фази за рахунок протікання реакцій дозволяє отримати детальну інформацію про конструктивні характеристики газогенератора в фіксованому шарі, рух, тепломасообмін і хімічне реагування газодисперсного середовища в пароповітряній суміші під тиском, збагаченій киснем. Запропоновано нову технологію подачі вугілля марки ДГ в котел за допомогою газоструменевого ежектора, коли синтез-газ є транспортним агентом для подачі вугільного пилу. Четвертий розділ присвячений розробленню інженерної методики розрахунку котлів киплячого шару (КШ) та котлів циркулюючого киплячого шару (ЦКШ), яка враховує три види теплообміну: кондуктивного, конвективного та променистого, а також високу об’ємну концентрацію твердих частинок в зоні КШ та їх великі розміри. Топка киплячого шару розбивається на зону КШ, перехідну зону (ПЗ) та зону пневмотранспорту (ЗП). При розрахунках в зоні КШ припущено дію реакції повного вигоряння вуглецю. В ПЗ, куди подається паливо та вторинне повітря, відбувається вихід летких з їх згорянням в ПЗ та ЗП, а також розподіл швидкісних та температурних полів твердої фази, коли крупні частинки повертаються в зону КШ вздовж настінних екранів, а дрібні прямують в ЗП на фоні процесу горіння. Висота ЗП визначається вихідною температурою димових газів та теплосприйняттям поверхонь нагріву. Пропонована методика була використана для розрахунку котла ЦКШ, але в ній було враховано наявність 3 подач повітря: первинного повітря під решітку, вторинного повітря в перехідну зону, коди надходить свіже паливо, та третинного повітря в зону пневмотранспорту. Завдяки вищим швидкостям газодисперного потоку в топці ЦКШ перехідна зона розтягнута на більшу висоту Було враховано значно вищі концентрації твердих частинок в перехідній зоні і зоні пневмотранспорту, високий ступінь рециркуляції твердої фази з гарячого циклона в топку КШ. На основі розрахунків за даною методикою було розроблено проєкти котла низькотемпературного киплячого шару з рециркуляцією твердої фази Е10/1.6 паропродуктивністю 10 т/год на насиченій парі для спалювання газового вугілля та котла циркулюючого киплячого шару Е75/5.0–500Д паропродуктивністю 75 т/год для спалювання кеку.Документ Відкритий доступ Радіаційна стійкість обладнання ядерних енергоустановок(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Остапенко, Іван Анатолійович; Сахно, Віктор ІвановичОстапенко І.А. Радіаційна стійкість обладнання ядерних енергоустановок. – На правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.14 – Теплові та ядерні енергоустановки. Інститут ядерних досліджень Національної академії наук України та Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена підвищенню достовірності оцінки радіаційної стійкості обладнання ядерних енергоустановок на прикладі кабельної продукції систем, важливих для безпеки. У першому розділі обґрунтовано важливість випробувань і профілактичного обслуговування обладнання для безпеки АЕС та показано, що в умовах довгострокової експлуатації енергоблоків особливої ваги набуває достовірне підтвердження працездатності систем і елементів, важливих для безпеки, у тому числі в аварійних режимах. Проаналізовано сучасні підходи до кваліфікаційних випробувань обладнання АЕС, зокрема кабельної продукції, та показано, що традиційні методи радіаційних випробувань, які ґрунтуються переважно на застосуванні ізотопних γ-джерел, не повною мірою відтворюють реальні умови впливу на обладнання при аваріях. На підставі узагальнення міжнародних рекомендацій і наявної випробувальної практики зроблено висновок про необхідність розроблення фізично обґрунтованої методики випробувань кабельної продукції у керованих змішаних β-γ полях із забезпеченням інструментального контролю дозових параметрів і встановленням функціонально значущих критеріїв працездатності ізоляції. Завершує розділ постановка завдань дослідження, що випливають з аналізу сучасного стану проблеми. У другому розділі виконано аналіз існуючих методів кваліфікаційних випробувань обладнання АЕС та показано їх переваги й обмеження в можливості відтворення реальних умов впливу аварій на обладнання, розміщене в ГО реакторних установок типу ВВЕР. Розглянуто стандартну процедуру кваліфікації, підхід із застосуванням спеціальної LOCA-камери та запропоновано методику комплексних випробувань на радіаційній установці. На підставі аналізу нормативної та методичної бази встановлено, що традиційні підходи до радіаційних випробувань, які переважно базуються на використанні ізотопних джерел 60Co, мають виражений консервативний характер і не повною мірою відображають реальні фізичні умови аварійного опромінення під герметичною оболонкою. У розділі досліджено умови формування радіаційних полів у разі аварії з втратою теплоносія та показано, що під герметичною оболонкою радіаційне поле має змішаний β-γ характер, причому істотний внесок у нього роблять як короткоживучі інертні гази та ізотопи йоду, так і середньо- та довгоживучі продукти поділу. За результатами чисельного моделювання методом Монте-Карло отримано енергетичні спектри β-частинок і γ-квантів, характерні для аварій LOCA у реакторах типу ВВЕР, а також проаналізовано їх значення для механізмів радіаційної деградації кабельної ізоляції. У третьому розділі представлено результати розроблення та експериментальної апробації стенду для проведення прискорених радіаційних випробувань на базі радіаційної установки Інституту ядерних досліджень Національної академії наук України з лінійним прискорювачем електронів «Електроніка У-005». Наведено технічні характеристики установки, показано її придатність для формування інтенсивних полів опромінення та обґрунтовано можливість використання такого комплексу для відтворення умов, релевантних завданням кваліфікації обладнання атомних електростанцій. Встановлено, що застосована установка забезпечує широкий діапазон регулювання параметрів електронного пучка та дозволяє реалізувати експериментальні режими, необхідні для дослідження впливу інтенсивного іонізуючого випромінювання на кабельну продукцію та інші елементи обладнання, важливого для безпеки. У розділі обґрунтовано двоетапний принцип формування змішаних радіаційних полів у реакційній камері. На першому етапі вузький пучок прискорених електронів трансформується у широке рівномірне поле опромінення, придатне для досліджень і радіаційно-технологічних застосувань. На другому етапі реалізовано формування змішаного β-γ поля з потрібним співвідношенням компонент шляхом використання напівпрозорої конверсійної вольфрамової мішені, встановленої на виході системи формування поля, що забезпечує генерацію гальмівного випромінювання та перехід від переважно електронного до змішаного опромінення. Таким чином створено фізично обґрунтовану експериментальну основу для проведення кваліфікаційних випробувань у режимах, наближених до реальних аварійних умов експлуатації обладнання під герметичною оболонкою. Окрему увагу приділено опису створення засобів контролю параметрів поля іонізуючих випромінювань у реакційній камері. Для вимірювань у полях високої інтенсивності запропоновано використання пропорційного лічильника СИ-5007 у струмовому режимі («обернене включення»), що дало змогу істотно зменшити вплив імпульсних перевантажень, паразитних ємностей довгих ліній зв’язку та електромагнітних завад від високочастотних систем прискорювача. Аналіз вольтамперних характеристик лічильника без радіаційного поля та в робочому режимі дозволив визначити діапазон напруг, придатний для його стабільного використання як елемента системи дозиметричного контролю. У результаті створено модернізовану систему вимірювання характеристик змішаного поля, придатну для реєстрації як електронної, так і γ компоненти в умовах інтенсивного опромінення. За результатами експериментальних досліджень отримано просторові розподіли потужності дози β- та γ-випромінювання в реакційній камері. Показано, що сформоване електронне поле забезпечує рівні потужності дози, достатні для проведення функціональних радіаційних випробувань і кваліфікації обладнання для використання на атомних електростанціях. Водночас для γ компоненти встановлено вищу проникну здатність порівняно з первинним електронним пучком і виражену кутову анізотропію, зумовлену діаграмою спрямованості гальмівного випромінювання. Отримані результати підтвердили можливість відтворення в реакційній камері контрольованого змішаного β-γ поля з просторовими характеристиками, придатними для подальших досліджень радіаційної стійкості кабельної продукції. У четвертому розділі представлено результати чисельного моделювання пучка прискорених електронів і процесів формування радіаційного поля в реакційній камері лінійного прискорювача електронів із застосуванням методу Монте-Карло в комп’ютерному коді TOPAS (GEANT4). Побудовано тривимірну модель реакційної камери, яка враховує випускне вікно прискорювача, повітряний проміжок, систему розсіювання та елементи формування широкого поля опромінення. Показано, що включення до моделі випускного вікна, розсіювачів, відбивачів і захисних екранів є принципово необхідним для коректного відтворення початкового розсіювання електронів, генерації вторинного гальмівного випромінювання та просторового розподілу енерговиділення в об’ємі реакційної камери. На основі розрахунків обґрунтовано конфігурацію елементів системи формування поля, зокрема використання тонких алюмінієвих розсіювачів, конверсійної мішені і алюмінієвих відбивачів, що забезпечують розширення пучка та підвищення однорідності поля опромінення. У розділі досліджено просторово-енергетичні характеристики пучка після виходу з прискорювача та в об’ємі реакційної камери. За результатами моделювання отримано траєкторії частинок, енергетичні спектри електронів і γ-квантів, а також залежності, що характеризують трансформацію пучка в процесі його проходження через повітряне середовище. Показано, що внаслідок багаторазового кулонівського розсіювання формується розширений пучок із вираженим градієнтом інтенсивності відносно осі, що потребує обґрунтованого вибору робочої зони опромінення. Окремо виконано аналіз статистичної збіжності розрахунків і визначено раціональний обсяг моделювання, достатній для отримання стійких оцінок поглинутої дози в контрольних точках. За результатами моделювання параметрів радіаційного поля в реакційній камері визначено просторові розподіли поглинутої дози за рахунок - та γ-складових, а також зміну середньої енергії частинок уздовж осі поширення пучка. Встановлено, що в режимі без конверсійної мішені основний внесок у поглинуту дозу дають прискорені електрони, тоді як γ-компонента має вторинний характер і формується переважно як гальмівне випромінювання. Разом з тим отримані розрахункові дані дозволили кількісно оцінити просторову неоднорідність поля, визначити межі робочої зони з прийнятним рівнем нерівномірності та підтвердити придатність розробленої моделі для подальшого перенесення результатів на завдання моделювання випробувань кабельної продукції в змішаних β-γ полях. У п’ятому розділі наведено результати експериментального дослідження радіаційної стійкості кабельної продукції в умовах інтенсивного змішаного β-γ поля, сформованого в реакційній камері лінійного прискорювача електронів. У якості інтегрального електрофізичного показнику стану ізоляції використано струм витоку між центральною жилою та екраном кабелю, що відповідає практиці кваліфікації кабельної продукції систем керування і контролю, де критичним є не сам факт пробою, а збереження достатньо високого опору ізоляції при робочій напрузі. У роботі застосовано схему вимірювання з шунтуючим опором 1 МОм, що забезпечила реєстрацію струму витоку через ізоляцію за різних режимів зміни потужності дози. Вимірювання проводилися без прикладеної напруги, а також при напрузі 2 кВ у режимах зростання та зменшення потужності дози, що дало можливість окремо простежити внесок радіаційно-індукованої провідності та необоротної деградації ізоляційного матеріалу. Основний масив експериментальних результатів отримано для коаксіального кабелю РК 75-9-13 з поліетиленовою ізоляцією. Для цього кабелю встановлено нелінійний характер залежності струму витоку від потужності поглиненої дози, а також наявність гістерезису при зміні режиму опромінення, що свідчить про накладання оборотної радіаційно-індукованої провідності та накопичувальних деградаційних процесів. Показано, що в області потужностей дози приблизно 130-160 кГр/год відбувається якісна зміна характеру залежності, яка інтерпретується як перехід до режиму, де визначальним стає внесок накопичувальної деградації полімерної ізоляції. Також досліджено коаксіальний кабель з мінеральною ізоляцією, для якого залежність струму витоку від потужності дози також має нелінійний характер, однак порогова область зміщена в зону значно вищих потужностей дози – близько 230–260 кГр/год, а максимальне значення струму витоку при потужності дози близько 300 кГр/год не перевищує 0,13 мкА. При цьому гістерезис для кабелю з мінеральною ізоляцією виражений значно слабше, що узгоджується з відсутністю радіаційно-хімічної деструкції, характерної для полімерних матеріалів. На підставі аналізу отриманих результатів у роботі запропоновано функціональний критерій втрати ізоляційної здатності кабелю, що базується на допустимому струмі витоку при робочій напрузі. За критичний прийнято рівень Iкр = 1 мкА при напрузі 2 кВ, що відповідає еквівалентному опору ізоляції 2⋅109 Ом для зразка довжиною 5 м. Такий підхід дозволив перейти від якісної оцінки деградації ізоляції до кількісного визначення критичних режимів опромінення. Показано, що запропонований критерій безпосередньо пов’язує результати радіаційних випробувань із працездатністю кабельної лінії як елемента системи, важливої для безпеки АЕС, а також створює основу для практичного використання результатів у завданнях кваліфікації та оцінювання залишкового ресурсу кабельної продукції. Отримані залежності узгоджуються з результатами розрахунково-експериментального моделювання, виконаного у попередньому розділі, та підтверджують визначальну роль сумісної дії потужності дози й механізмів радіаційно-індукованої та накопичувальної деградації ізоляції.Документ Відкритий доступ Оптоелектронна пірометрична система діагностики параметрів епітаксійних шарів зі змінною емісійною здатністю(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Новіков, Денис Олександрович; Воронько, Андрій ОлександровичНовіков Д. О. Оптоелектронна пірометрична система діагностики параметрів епітаксійних шарів зі змінною емісійною здатністю. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 153 – Мікро- та наносистемна техніка (галузь знань 15 – Автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці та дослідженню оптоелектронної пірометричної системи для діагностики температури, товщини шару та динаміки зародження кластерів епітаксійних шарів на основі твердих сполук AIIIB V в процесі росту методом газофазної епітаксії з металоорганічних сполук (ГФЕ МОС). Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків до них, загального висновку, переліку використаних джерел та одного додатку. У вступі розкрито актуальність теми дослідження, визначено мету, ключові завдання, об’єкт і предмет дослідження. Охарактеризовано наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. Представлено відомості про особистий внесок автора, апробацію результатів, а також структуру й обсяг дисертації. У першому розділі дисертації проведено аналіз параметрів росту сполук AIIIB V , функціональних можливостей та обмежень методів епітаксії. Показано, що при проведенні епітаксійного нарощування шарів одним з важливих параметрів діагностики є значення температури підкладки. Для отримання якісних гетероструктур з відтворюваними параметрами важливо мати систему діагностики параметрів поверхні підкладки безпосередньо в області осадження, оскільки хімічна кінетика процесу епітаксійного росту для багатьох складних напівпровідникових приладів дуже чутлива до змін температури, особливо при формуванні квантово-розмірних структур, активних шарів лазерів та світлодіодів. Обґрунтовано вибір технології ГФЕ МОС як найбільш комерційно масштабованого методу отримання епітаксійних шарів, який дозволяє осаджувати широкий спектр матеріалів AIIIB V , забезпечуючи стабільну відтворюваність процесу та високу однорідністю параметрів отриманих приладових гетероструктур. Проведено аналіз існуючих типів реакторів та показано, що конструкція реакторів ГФЕ МОС визначається насамперед гідро- та термодинамікою процесу. Встановлено, що рівномірність осадження епітаксійних шарів у реакторах досягається швидким обертанням тримача підкладок, або мінімізацією відстані між тримачем та верхньою стінкою камери реактора. Висвітлено відмінності між методами діагностики параметрів епітаксійних шарів. Показано, що застосування in-situ методів, заснованих на взаємодії електронів чи іонів з поверхнею, є неможливим для ГФЕ МОС через відсутність вакууму в ростовій камері та наявності потоку газу-носія. До таких методів можна віднести, наприклад, дифракцію відбитих швидких електронів (ДВШЕ) у методі молекулярно-променевої епітаксії (МПЕ), що не є комерційно поширеною через низьку швидкість росту. Натомість, показано, що контроль параметрів епітаксійних шарів (температури, товщини зростаючого шару та динаміки формування нанокластерів) можна ефективно здійснювати лише безконтактними оптичними пірометричними методами, що враховують зміну емісійної здатності зростаючих епітаксійних шарів. У другому розділі дисертації досліджено та проаналізовано особливості практичного застосування методу пірометрії з компенсацією зміни випромінювальної здатності. Встановлено, що для досягнення необхідної точності, вимірювання необхідно проводити у вузькому діапазоні довжин хвиль ∆λ, кутів падіння ∆θ та у вузькому діапазоні станів поляризації ∆σ. Встановлено аналітичні залежності похибки визначення параметрів епітаксійних шарів від характеристик оптоелектронних компонент пірометричної оптоелектронної системи. Досліджено оптичні характеристики напівпровідникових сполук AIIIB V та підкладок для їх росту в залежності від температури росту. Проаналізовано температурну залежність ширини забороненої зони Eg, яка спричиняє зсув краю поглинання λкр. Цей зсув безпосередньо впливає на величину коефіцієнта поглинання α, що визначає емісійну здатність ε матеріалів. Встановлено, що значення спектральної яскравості епітаксійних шарів у межах температурного діапазону росту є достатніми для використання напівпровідникових фотодетекторів. Як наслідок, в якості фотодетектора обрано кремнієвий p-n фотодіод, а в якості джерела ІЧ випромінювання – AlGaAs/GaAs світлодіодну гетероструктуру. Обгрунтовано робочу спектральну область довжин хвиль λроб = 920–940 нм. Використання даного діапазону забезпечує достатню яскравість пірометричного сигналу, високу ампер-ватну чутливість кремнієвих фотодетекторів (ФД) ( 0,5 А/Вт) та її мінімальний температурний коефіцієнт (~0,2 %/°C). Встановлено взаємозв’язок між шириною смуги пропускання фільтра на рівні половини максимальної інтенсивності (англ. Full Width at Half Maximum – FWHM), коефіцієнтами форми, пропускання смугових інтерференційних фільтрів та точністю визначення параметрів епітаксійних шарів. Показано, що для діапазону 920–940 нм значення FWHM = 7–15 нм забезпечують найменшу похибку визначення параметрів в усьому температурному діапазоні росту. Визначено, що для високотемпературної епітаксії (вище за 750 °C), враховуючи залежність коефіцієнту температурної чутливості спектральної яскравості та високий рівень пірометричного сигналу, використання FWHM = 7 нм призводить до мінімальної похибки вимірювань в діапазоні температур 750–1200 °C. Встановлено, що діаметр плями вимірювання Dp = 3–6 мм забезпечує достатні значення потужності оптичного сигналу та просторової роздільної здатності для високоточної діагностики та контролю параметрів зростаючих епітаксійних шарів. Для реєстрації пірометричного та відбитого від поверхні підкладки сигналів проаналізовано схеми включення фотодіодів та обрано схему на базі трансімпедансного підсилювача, що забезпечує необхідну швидкодію та високу чутливість. У третьому розділі наведено аналіз поглинання оптичного випромінювання в кремнієвій фотоструктурі. Досліджено аналітичну залежність профілю коефіцієнта збору носіїв заряду P(x) та внутрішньої квантової ефективності ηi від фізикогеометричних параметрів кремнієвого фотодіода (ФД). Встановлено, що найбільший вклад в ближню спектральну ІЧ-область амперватної чутливості визначають товщина структури h, час життя неосновних носіїв заряду τ та коефіцієнт відбиття зворотної сторони rback. Це дозволило встановити теоретичні обмеження та визначити шляхи оптимізації фоточутливої кремнієвої структури. Для кількісної оцінки аналітичної моделі внутрішньої квантової ефективності ηi було розроблено кремнієвий ФД та промодельовано його технологічний процес виготовлення за дифузійно-планарною технологією. Основну увагу приділено високотемпературним операціям окиснення кремнію та дифузії легуючих домішок бору та фосфору. Розроблено інтерференційний вузькосмуговий фільтр та виконано моделювання його оптичних характеристик. Шляхом оптимізації кількості шарів, їх товщин та послідовності було запропоновано інтерференційну структуру зі зменшеною кількістю шарів, що покращило надійність та стабільність оптичних параметрів, що забезпечують пропускання Т ~ 0,9 на центральній довжині хвилі λс = 940 нм зі значеннями FWHM = 7–15 нм. Проведено теоретичне проектування світлодіодної AlGaAs/GaAs гетероструктури. Обгрунтувано геометрію активної зони з необхідної діаграмою спрямованості випромінювання та аналіз шляхів стабілізації потужності оптичного випромінювання у вузькому спектральному діапазоні для використання у колімованому джерелі ІЧ-випромінювання, що забезпечує мінімальне розходження оптичних променів. У четвертому розділі наведено результати вимірювання параметрів виготовлених партій оптоелектронних компонентів пірометричної системи: фотодіодів, фільтрів та світлодіодів. Досліджено конструктивно-технологічні параметри виготовлених кремнієвих p + - n структур та визначено їх геометричні параметри шарів експериментальним шляхом. Співставлення отриманих даних із результатами чисельного моделювання у середовищі TCAD показало гарну кореляцію, що підтверджує правильність обраної фізичної моделі розрахунку. Проведено експериментальне дослідження оптоелектронних параметрів кремнієвих p + -n ФД та розробленого фотоприймального модуля на базі трансімпедансного підсилювача. Представлені експериментальні залежності темнового струму, ампер-ватної чутливості та її температурного коефіцієнта показали, що параметри виготовлених ФД є достатніми для використання в прецизійній фото- та радіометрії. Показано результати спектральної селективності виготовлених зразків вузькосмугових інтерференційних фільтрів. Проведено дослідження спектрів пропускання за допомогою спектрофотометра при прямому падінні випромінювання та падінні під кутом, оцінено вплив фізико-хімічної деградації шарів інтерференційної структури на її оптичні параметри. Досліджено емісійні та електричні характеристики LED-структур для використання в колімованому джерелі ІЧ-випромінювання. Представлені експериментальні результати вимірювань оптоелектронної пірометричної системи, а також встановлено апроксимаційні залежності потужності оптичного сигналу оптоелектронної пірометричної системи від температури процесу, що дозволяють розширити нижній температурний діапазон вимірювань.Документ Відкритий доступ Розробка технології одержання фільтрувального матеріалу з використанням нових хімічно допоміжних речовин(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Гапонюк, Анна Сергіївна; Трембус, Ірина ВіталіївнаГапонюк А. С. Розробка технології одержання фільтрувального матеріалу з використанням нових хімічно допоміжних речовин. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 «Хімічна технологія та інженерія» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці технології одержання фільтрувального матеріалу з модифікованих целюлозних волокон із недеревної рослинної сировини для застосування у фільтраційних процесах. Виробництво фільтрувального матеріалу із екологічно безпечної сировини, насамперед недеревної рослинної сировини, з використанням ресурсоефективних технологій дозволяє розширити можливості їх застосування в системах водоочищення та розглядати їх як альтернативу традиційним матеріалам. Для збільшення ефективності процесів очищення виникає необхідність пошуку способів модифікування целюлозного волокна та покращення композиційного складу з метою надання фільтраційному матеріалу підвищених сорбційних властивостей. Використання в цих цілях функціонально активних та доступних матеріалів, таких як епіхлоргідрин (ЕХГ), триетаноламін (ТЕА), бентоніт, активоване вугілля та зв’язувальний компонент – полівініловий спирт дасть змогу отримати фільтрувальний матеріал, що може бути використаний у сучасних системах водоочищення. Тому розроблення ресурсоефективного процесу одержання фільтрувального матеріалу з модифікованого целюлозного волокна є актуальною науковопрактичною задачею. Мета дисертаційної роботи полягає в науковому обґрунтуванні та розробленні ресурсоефективної технології одержання фільтрувального матеріалу на основі модифікованих целюлозних волокон з недеревної рослинної сировини. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: вперше теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність використання окисно-органосольвентної целюлози зі стебел міскантусу як основи для створення фільтрувального матеріалу, а також розроблено склад амінуючої суміші та визначено оптимальні умови її застосування. Встановлено вплив полівінілового спирту як гідрофобізуючого компонента в процесі виготовлення фільтрувального матеріалу на основі целюлозних волокон, при цьому експериментально доведено ефективність використання розробленого матеріалу для очищення води, забрудненої іонами Fe3+. Удосконалено підходи до модифікування вуглецевого наповнювача та визначено його оптимальні витрати для ефективної роботи фільтрувального целюлозного матеріалу. Обґрунтовано можливість повторного використання відпрацьованих щолоків процесу делігніфікації рослинної сировини, що сприяє підвищенню ресурсоефективності технології та зменшенню екологічного навантаження. Практичне значення отриманих результатів дисертаційної роботи мають прикладне значення для розроблення ресурсоефективної та екологічно безпечної технології переробки стебел міскантусу з отриманням функціоналізованої целюлози для виробництва фільтрувальних матеріалів. Запропоновані підходи до модифікування целюлозного волокна триетаноламіном та епіхлоргідрином дозволяють значно покращити фільтраційні характеристики отриманих фільтрувальних матеріалів, що забезпечує їх ефективне застосування для очищення вод, забруднених іонами заліза. Оптимізовано умови застосування полівінілового спирту, що сприяє покращенню механічної стабільності та експлуатаційних властивостей матеріалу. Досліджено можливість повторного використання відпрацьованих щолоків процесу делігніфікації рослинної сировини, що дозволяє зменшити еколого-технологічне навантаження на довкілля та відповідає сучасним принципам циркулярної економіки. Сукупність отриманих результатів створює науково-технологічні передумови для впровадження розроблених рішень на підприємствах целюлозно-паперової та водоочисної промисловості з метою виготовлення ефективних фільтрувальних матеріалів для локальних систем очищення води, зокрема в регіонах із підвищеним вмістом заліза. Результати досліджень можуть бути впроваджені у навчальний процес кафедри екології та технології рослинних полімерів Національного технічного університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського". Результати дисертаційної роботи представлені у чотирьох розділах та додатках. В першому розділі представлено аналіз сучасних підходів до очищення води з використанням мембранних технологій, зокрема на основі целюлозних фільтрувальних матеріалів. Розглянуто науково-технічні умови впровадження екологічно безпечних, біосумісних та відновлюваних джерел сировини для створення мембран, що застосовуються в процесах мікро-, ультра- та нанофільтрації, а також зворотного осмосу. Наведено типи полімерних мембран за морфологічними особливостями та принципами формування пористої структури. Особлива увага приділена природним і модифікованим формам целюлози, а також їх композитам з полімерними домішками та неорганічними наповнювачами, що підвищують селективність, механічну міцність і стійкість до біозабруднення. Обґрунтовано доцільність використання ресурсоефективних і малотоксичних методів отримання целюлози, зокрема окисноорганосольвентного способу, як перспективної технології для виготовлення фільтраційних матеріалів нового покоління. Наведено огляд досліджень щодо впливу структури, функціоналізації та умов формування фільтрувальної підложки та вплив на їх експлуатаційні характеристики. В другому розділі роботи викладено методичну основу проведених експериментальних досліджень. Наведено характеристику рослинної сировини, що застосовувалася як вихідний матеріал для отримання целюлози. Подано докладну інформацію про застосовані реагенти (органічні розчинники, окисники та допоміжні речовини), що використовувались на етапах делігніфікації рослинної сировини та формування фільтрувального матеріалу. Наведено характеристику використовуваного лабораторного обладнання та умов проведення технологічних процесів – температурні режими, тривалість обробки, концентрації реагентів, а також параметри сушіння та формування фільтрувального матеріалу. В третьому розділі роботи показано вплив модифікування целюлозного волокна з використанням триетаноламіну та епіхлоргідрину, що забезпечило введення додаткових функціональних груп у структуру волокна. Це дозволило підвищити фільтрувальні властивості целюлозного матеріалу та поліпшити їх взаємодію з додатковими компонентами композиції. Показано, що модифіковане волокно забезпечує підвищення процесу селективності до органічних сполук і є ефективною основою для створення фільтрувальних матеріалів. Наведено експериментальні дослідження, спрямовані на розробку процесу виготовлення фільтрувальних матеріалів на основі целюлози із стебел міскантусу, отриманої окисно-органосольвентним способом. Досліджено повторне використання відпрацьованого варильного розчину. Також, розглянуто додавання сорбентів в композицію фільтрувального матеріалу, для покращення пористості матеріалу. В четвертому розділі наведено результати досліджень щодо впливу полівінілового спирту на фільтрувальні характеристики целюлозних мембран, виготовлених із окисно-органосольвентної целюлози зі стебел міскантусу. Розглянуто два способи використання полівінілового спирту – у вигляді поверхневого покриття та як внутрішньомасної добавки. Встановлено, що нанесення полівінілового спирту на поверхню целюлозного матеріалу забезпечує підвищення селективності до гумінових речовин, проте супроводжується зниженням продуктивності через ущільнення структури. Натомість внутрішньомасне введення полівінілового спирту сприяє досягненню оптимального балансу між селективністю та проникністю фільтрувального матеріалу, підвищуючи його механічну міцність і вологостійкість. Досліджено вплив полівінілового спирту на ефективність видалення іонів заліза (Fe3+) із модельних розчинів, а також проведено аналіз підсіткових вод, що утворюються у процесі формування фільтрувального матеріалу. Показано, що обидва типи мембран забезпечують концентрацію Fe3+ у перміаті нижче гранично допустимого рівня. Отримані результати підтверджують доцільність застосування полівінілового спирту як модифікуючої компоненти для підвищення якості та стабільності фільтрувальних матеріалів на основі целюлози з недеревної рослинної сировини. Розроблено блок-схему виробництва фільтрувального матеріалу з окисно-органосольвентної целюлози зі стебел міскантусу, яка включає стадії підготовки сировини, окисно-органосольвентного варіння, промивання, розмелювання, сортування, амінуючого модифікування та формування матеріалу. Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 173 сторінках, у тому числі основний текст дисертації складає 129 сторінок рукописного тексту і містить вступ, чотири розділи, загальні висновки та список використаних джерел. Робота містить 45 рисунків, 4 таблиці, 9 додатків, 144 використаних джерела.